Mappe concettuali Systems Biology

MICROARRAY

2.NORMALIZZAZIONE 3.INFERENZA STATISTICA 4.INTERPRETAZIONE

1.ANALISI dell’immagine

1. Addressing (coordinate) 1. Correzione Background

2. Segmentation 2. Rappresentazione grafica

(Foreground/ Background)

3. Intensity extraction

(misura abbondanza) Two color One color

(Affimetrix)

Oligo Probes→PM, MM

X: log

2

Y: log

2

Rappr. MA

1

X: A = log ∙

2

2

Y: = log /

2

Self self hybridation Lowess

log / − ()

2 MICROARRAY NELLE VARIAZIONI GENOMICHE

(mutazioni DNA)

SVs (variazioni strutturali)

SNPs (variazioni singolo nucl.)

Il microarray consente di vedere le variazioni a Sottocategorie:

singolo nucleotide, ma solo quelle POLIMORFICHE - Copy Number Variant

- Duplicazione segmentale

- Delezione

- Inversione

- Traslocazione

SNPs ARRAY CNVs ARRAY

duplicazione Rapporti log rispetto

Media del alla posizione delle

segnale di sonde sul genoma

un genoma delezione Algoritmi di Smoothing

Algoritmi di Segmentazione

ARRAY nel TRASCRITTOMA

Espressione genica

MATRICE DI ESPRESSIONE CLUSTERING

ESPRESSIONE DIFFERENZIALE

Suddivisione fatta a priori 1.CRITERIO DI SIMILARITA’

Grafico MA: Euclidea

→Distanza

Over-expression, di correlazione

→Coeff.

under-expression

2 test statistici 2.TECNICA DI RAGGRUPPAMENTO

Box-plot

Metodi SINGLE SLIDE Metodi MULTI SLIDE GERARCHICO PARTIZIONALE

• Scelta SOGLIA basati su statistica t AGGLOMERATIVO DIVISIVO

• ONE SAMPLE --> two color

• Metodo CHEN • TWO SAMPLE--> one color

P-VALUE= significatività statistica Vulcano-plot

Multiple Testing Correction K-means

FWER FDR

• Metodo NEWTON (Bonferroni) SAM plot (diminuire falsi + e falsi -)

Conversione con DISULFITE

METILAZIONE del DNA

Matrice di METILAZIONE Studiare stato metilazione di C:

Righe= nucleotidi CG, C met = C

▪

Colonne= campioni e individui C non met => U amplificazione: U => T

▪ →

2 misure per studiare la metilazione

Metilazione DIFFERENZIALE CLUSTERING

[0,1]

Human Methylation 27

→1°: Interpretazione

Interpretazione

Metilazione locus by locus (27’000 CpG= 0,1%) statistica

biologica

Metilazione regionale Human Methylation Ethic

→Attuale: =0 <0

(900’000=4%) = 0,5 = 1 ≅0 >1

C non met C non met

C emi met C met C emi met C met

decenni: NGS (Next Generation

→ultimi

Sequencing)-->sequenziano intero

genoma SEQUENZIAMENTO

Sequenziamento di 1° GENERAZIONE Sequenziamento di 2° GENERAZIONE

Sequenze + lunghe: 700 basi NGS: Next Generation Sequencing

Genoma: 200$, Trascrittoma 100/150$.

TRASCRITTOMA (RNA) GENOMA (DNA)

RNA-SEQ SHORT READS: 100/150 basi

Allineamento rispetto a: Algoritmi SHORT READS ALIGNERS

(allineatori di sequenze corte)

GENOMA TRASCRITTOMA

Esistenza e abbondanza di nuovi Abbondanza di tutti i Varianti

Varianti SINGOLO

trascritti (isoforme). trascritti noti. STRUTTURALI (SVs)

NUCLEOTIDE

Classical Aligner (TopHat2, Star) Lightweight aligners BAF

(Sailfish, Kallisto e Salmon) READ COUNT

0,5=eterozigote READ- PAIR

Cercare nuove isoforme: approach

1=omozigote

Studio del trascrittoma approach

70/100 milioni di reads--> Delezione, Duplicazione

Basato su distanza

completo: 20/30 milioni di

500/600€ tra segmenti

reads--> 150€

MATRICE RAW READ COUNT

Righe: trascritti,

Colonne: campioni, SPLIT-READ

Ogni cella= read count approach

Dipende da 3 bias: Delezione, Inserzione,

Inversione, Traslocazione

Library size GC content

Transcript lenght DIFFERENZE TRA ARRAY E NGS

ARRAY NGS

Misura fortemente INDIRETTA (studia l’abbondanza Misura DIRETTA (sequenziare direttamente gli acidi

Tipologia di misura di una molecola, misurando l’intensità di nucleici)

fluorescenza)

LIMITATI: riescono a studiare solo varianti a singolo Intera sequenza del genoma (tranne zona d’ombra: da

Genoma nucleotide polimorfiche o varianti strutturali da 30 basi a 2/3 kilobase)--> studio delle varianti più

qualche kilobase in su approfondito e preciso

Studia l’abbondanza dei trascritti, quindi la quantità In grado anche di ricostruire la struttura di un

Trascrittoma di RNA che ogni gene riesce a trascrivere trascritto

Studia 28 milioni di CpG, aumentando la capacità di

Studia 900'000 CpG nella più grande piattaforma a

Metilazione esplorazione del layer omico e la risoluzione

disposizione nell’identificazione delle alterazioni