PROTEOME – Comparative
Genomics
Lecture 1
This block
What is the function of my protein? Research goes via how is my protein related to proteins
in other organisms?
o Comparative genomics
o Evolution
o First couple of lectures
o COO and python
What is the function of my protein? Research goes via other sources
o Final couple of lectures on function prediction and big data integration
o Article discussion --> next week Monday read the article
Why Comparative Genomics?
Hoe is mijn eiwit verwant aan eiwitten in andere organismen?
Heel makkelijk om sequencing data te genereren uit allerlei verschillende onderzoeksvragen. Vraag
hervertalen naar DNA/RNA sequencing
Gevolg: heel veel nieuwe genomen van allerlei verschillende organismen
Genomen zijn belangrijk voor:
o Industrie/agricultuur
o Medisch (virussen enzo)
o Evolutie
Menselijk genoom al gesequenced in 2000 --> lijsten van genen en eiwitten waarvan de functie
nog niet precies bekend is
Redenen voor comparative genomics
1. Functie predictie
2. Experimenten niet in mens --> zoek zelfde gen in een model organisme
3. Zoek belangrijke aminozuren voor functie eiwit om te kunnen muteren voor onderzoek
Kies wel de goede eiwitten!!!
1. Function prediction
Er zijn veel meer ontdekte eiwitten door sequencing (nieuwe genomen) dan dat de functie van
eiwitten bepaald kan worden. Makkelijkste manier om tot een functie eiwit te komen is via
bioinformatica --> voorspelling doen zodat je met experimenten weet waar je moet zoeken.
Op planten kan geen genetische modificatie worden toegepast
Function prediction from experimentally characterized homolog to gene of interest
gen uit alg, zoek geconserveerde gen in ander organisme --> zal zelfde eiwit zijn!
Onbekend eiwit zoeken in andere organisme zal zelfde functie hebben
2. Modelorganismen zoeken om experimenten mee uit te voeren
Zelfde gen als in de mens zoeken. Welk gen is dat?
, 3. Alignment van hetzelfde gen
Vind geconserveerde aminozuren --> biochemie
Zelfde genen van verschillende genomen met elkaar vergelijken (alignment) om residuen onder
purifying selection te vinden
Dan kan je specifiek een eiwit verstoren (goed geconserveerde stukjes verstoren)
Functie eiwit hangt af van paar verschillende stukjes
Wat heb je nodig om deze drie vragen te kunnen stellen? Orthologen!
Orthologen werden in de voorouder gecodeerd door hetzelfde gen. Twee soorten uit elkaar -->
zelfde gen in twee soorten, zelfde functie
(Paralogen zijn genen die zijn ontstaan door genduplicatie dus binnen één soort, wel allebei een iets
andere functie)
Homologen zijn orthologen én paralogen
Orthologen met elkaar vergelijken want die hebben dezelfde functie!
Artikel Tequila
Modelorganisme = Drosophila
Eiwit = Tequila, is een ortholoog van neurotrypsine --> dit is een menselijk eiwit.
Dus door deze experimenten in drosophila leer je iets over de functie van het eiwit in de mens
(moleculaire oorzaak)
Zie reden 2 voor comparative genomics
Discussie over of het orthologen zijn of niet!
How to read species phylogenetics trees
Why phylogenetic trees
To differentiate orthologs from homologs we need to look at the relations between genes
Relations are inferred from and precisely depicted in phylogenetic trees. --> start with the
formalism trees
Tree: depiction/formalization of hierarchical classification
Taxonomie is relatie tussen soorten die we zien (Linnaeus) --> geeft logica weer
Theory of evolution van Darwin
Ook phylogenetische boom in 'On the origin of species' --> deze boom is ook
interpreteerbaar itt de vorige
Voorouder
Divergence = speciation (splitsing in boom betekent soortvorming)
--> deze boom betekent nu iets ipv alleen maar een indeling!
Links/rechts bij een speciation maakt niet uit --> denk aan een mobile, knooppunten kun je
draaien!
Phylogenieën op basis van betere modellen (botten) --> taxonomie is geupdate tov Linnaeus
(mensen/schimmels, krokodil/vogels
Rooted trees with molecular clock
Molecular clock: twee soorten evenveel tijd verstreken/veranderingen ondergaan tov hun voorouder
(lengte branches tot aan root (begin boom) voor alle individuen even lang)
Rooted trees: er is uberhaupt een onderkant aan de boom --> dan kan er een flow van tijd zijn
--> veel bomen hebben één of geen van beide karakteristieken
Genomics
Lecture 1
This block
What is the function of my protein? Research goes via how is my protein related to proteins
in other organisms?
o Comparative genomics
o Evolution
o First couple of lectures
o COO and python
What is the function of my protein? Research goes via other sources
o Final couple of lectures on function prediction and big data integration
o Article discussion --> next week Monday read the article
Why Comparative Genomics?
Hoe is mijn eiwit verwant aan eiwitten in andere organismen?
Heel makkelijk om sequencing data te genereren uit allerlei verschillende onderzoeksvragen. Vraag
hervertalen naar DNA/RNA sequencing
Gevolg: heel veel nieuwe genomen van allerlei verschillende organismen
Genomen zijn belangrijk voor:
o Industrie/agricultuur
o Medisch (virussen enzo)
o Evolutie
Menselijk genoom al gesequenced in 2000 --> lijsten van genen en eiwitten waarvan de functie
nog niet precies bekend is
Redenen voor comparative genomics
1. Functie predictie
2. Experimenten niet in mens --> zoek zelfde gen in een model organisme
3. Zoek belangrijke aminozuren voor functie eiwit om te kunnen muteren voor onderzoek
Kies wel de goede eiwitten!!!
1. Function prediction
Er zijn veel meer ontdekte eiwitten door sequencing (nieuwe genomen) dan dat de functie van
eiwitten bepaald kan worden. Makkelijkste manier om tot een functie eiwit te komen is via
bioinformatica --> voorspelling doen zodat je met experimenten weet waar je moet zoeken.
Op planten kan geen genetische modificatie worden toegepast
Function prediction from experimentally characterized homolog to gene of interest
gen uit alg, zoek geconserveerde gen in ander organisme --> zal zelfde eiwit zijn!
Onbekend eiwit zoeken in andere organisme zal zelfde functie hebben
2. Modelorganismen zoeken om experimenten mee uit te voeren
Zelfde gen als in de mens zoeken. Welk gen is dat?
, 3. Alignment van hetzelfde gen
Vind geconserveerde aminozuren --> biochemie
Zelfde genen van verschillende genomen met elkaar vergelijken (alignment) om residuen onder
purifying selection te vinden
Dan kan je specifiek een eiwit verstoren (goed geconserveerde stukjes verstoren)
Functie eiwit hangt af van paar verschillende stukjes
Wat heb je nodig om deze drie vragen te kunnen stellen? Orthologen!
Orthologen werden in de voorouder gecodeerd door hetzelfde gen. Twee soorten uit elkaar -->
zelfde gen in twee soorten, zelfde functie
(Paralogen zijn genen die zijn ontstaan door genduplicatie dus binnen één soort, wel allebei een iets
andere functie)
Homologen zijn orthologen én paralogen
Orthologen met elkaar vergelijken want die hebben dezelfde functie!
Artikel Tequila
Modelorganisme = Drosophila
Eiwit = Tequila, is een ortholoog van neurotrypsine --> dit is een menselijk eiwit.
Dus door deze experimenten in drosophila leer je iets over de functie van het eiwit in de mens
(moleculaire oorzaak)
Zie reden 2 voor comparative genomics
Discussie over of het orthologen zijn of niet!
How to read species phylogenetics trees
Why phylogenetic trees
To differentiate orthologs from homologs we need to look at the relations between genes
Relations are inferred from and precisely depicted in phylogenetic trees. --> start with the
formalism trees
Tree: depiction/formalization of hierarchical classification
Taxonomie is relatie tussen soorten die we zien (Linnaeus) --> geeft logica weer
Theory of evolution van Darwin
Ook phylogenetische boom in 'On the origin of species' --> deze boom is ook
interpreteerbaar itt de vorige
Voorouder
Divergence = speciation (splitsing in boom betekent soortvorming)
--> deze boom betekent nu iets ipv alleen maar een indeling!
Links/rechts bij een speciation maakt niet uit --> denk aan een mobile, knooppunten kun je
draaien!
Phylogenieën op basis van betere modellen (botten) --> taxonomie is geupdate tov Linnaeus
(mensen/schimmels, krokodil/vogels
Rooted trees with molecular clock
Molecular clock: twee soorten evenveel tijd verstreken/veranderingen ondergaan tov hun voorouder
(lengte branches tot aan root (begin boom) voor alle individuen even lang)
Rooted trees: er is uberhaupt een onderkant aan de boom --> dan kan er een flow van tijd zijn
--> veel bomen hebben één of geen van beide karakteristieken
