Bioinformatica aplicada nas analises damicrobiota do rumen

Leandro Nascimento Lemos

Doutorando em Biologia na Agricultura e no AmbienteSupervisor: Profa. Dra. Tsai

Junho/2016

Leandro Nascimento Lemos Bioinformatica aplicada nas analises da microbiota do rumen

Ciencia de Dados (Data Science)

Geracao de dados massivos em Biologia Molecular;

Leandro Nascimento Lemos Bioinformatica aplicada nas analises da microbiota do rumen

Ciencia de Dados (Data Science)

Sequenciamento massivo gera muitos dados!Illumina Hiseq: sequenciamento de ate 2.000 genomasmicrobianos em uma unica corrida.

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Bioinformatica

O que e: Aplicacao da Cienciade Dados na resolucao deproblemas biologicos;Desafio: processar umaavalanche de dados gerados porsequenciadores de nova geracao;Solucao: Produzir novasferramentas computacionais.

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Bioinformatica

Ferramentas deProcessamento:

Ferramentas deVisualizacao:

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Bioinformatica: Human Microbiome Project

Explorar as relacoes entre doencas humanas e alteracoes namicrobiota;Desenvolvimento de novas ferramentas de Bioinformatica

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Bioinformatica: Human Microbiome Project

Desenvolvimento de novas ferramentas de Bioinformatica(IMG/M)

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Bioinformatica: Computadores de alto desempenho

Alta capacidade deprocessamento,armanezamento e memoria;Illumina Hiseq(18.000.000/reads poramostra);128 processadores e 2 TBde memoria ram.

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Linux

Sistema operacional livre.

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Estudos de comunidades microbianas (ou de microbiomas)

Tecnicas independentes de cultivo de microrganismosPerfil de 16S rDNA; Metagenomica; Metatranscritomica

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Perfil de 16S rDNA

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Perfil de 16S rDNA: Pipelines

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Perfil de 16S rDNA

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Perfil de 16S rDNA. (4) Qualidade desequenciamento/Remocao de sequencias de baixaqualidade

Qualidade do sequenciamentoSoftware: FastQC(http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc)

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Perfil de 16S rDNA. (5) Remocao de sequencias de baixaqualidade

Remover as sequencias dos adaptadores, primers e barcodes;

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Perfil de 16S rDNA. (5) Remocao de sequencias de baixaqualidade

Remover as sequencias de baixa qualidade (Phred Score).

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Perfil de 16S rDNA. (5) Deteccao e remocao de sequenciasquimericas

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Perfil de 16S rDNA. (7a) Agrupamento de OTUs -Operational Taxonomic Units

Agrupamento de sequencias por nıvel de identidade (e.g., 97%);Eliminacao de dados redundantes (repetidos) e reducao da complexidadecomputacional;

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Perfil de 16S rDNA. (7b) Identificacao taxonomica

Afiliacao taxonomica com base no nıvel de similaridade com sequenciasdepositadas em bancos de dados publicos;Softwares: RDP Classifier; Usearch; BLAST.

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Perfil de 16S rDNA. Exemplo de estudo

Qual e a influencia da idade no desenvolvimento da microbiota do rumenem bovinos?

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Metagenomica

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Metagenomica

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Metagenomica: Pipelines

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MG-RAST: plataforma online de processamento de dadosmetagenomicos

Acesso: http://metagenomics.anl.gov

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MG-RAST: plataforma online de processamento de dadosmetagenomicos

Reconstrucao do potencial metabolico.

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Metagenomica . Exemplo de estudo

27.755 genes CAZy e montagem do genoma de 15 bacteriasnao-cultivaveis.Expressao de 90 candidatos (57% apresentaram atividade enzimatica);

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Metagenomica - Banco de dados

Carbohydrate-Active enZYmes Database (http://www.cazy.org/)

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Metatranscritomica

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Metatranscritomica: Pipeline

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Metatranscritomica: Exemplo de estudo

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Onde aprender?

Coursera: https://www.coursera.org

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Onde aprender?

Coursera: https://www.coursera.org

Gut Check: Exploring Your Microbiome

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Obrigado pela atencao!

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