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Synténie bactérienne : aide pour l’annotation de Cenibacterium arsenoxydans
Laurent Labarre
AGC - UMR 8030 - Génoscope
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Plan
• Génomique comparative avec les mains• Détection de groupes de synténie• Détection de régions spécifiques• Les synténies dans MaGe
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Régions conservées
Escherichia coli k12
Ba
cil
lus
su
bti
lis
Comparaison de génomes éloignés
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Escherichia coli k12
Es
ch
eri
ch
ia c
oli
O1
57
H7
Région spécifique
Comparaison de génomes proches
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Génomique comparative : remarques
• Aspect multi-génome– Comparaison toujours par rapport à …
• Présence / absence de gènes– orthologie/paralogie/gènes spécifiques ?– correspondance fonctionnelle ?
• Conservation de l’organisation des gènes– groupes de synténie, groupes de gènes spécifiques ?– couplage fonctionnel ?
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La synténie : pourquoi ?
Applications
Opérons
RégulationTranscriptionelle
AttributionFonctionnelleContextuelle
?
Similitude Familles de gènes"Universels"
Voies Métaboliques
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Génome A
Génome B
"correspondance"
"co-localisation"
"co-localisation"
Les gènes sont les nœuds du graphe et sont connectés par deux types d’arêtes :Relation de "correspondance" (inter génomes)
principalement résultats de comparaisons de séquences (avec contraintes restrictives sur la similitude)mais aussi classifications fonctionnelles ou conservation de domaines protéiques
Relation de "co-localisation" (intra génome)paramètre de gap qui autorise tous types de réarrangements
=> L’algorithme développé recherche les groupes de gènes (‘syntons’) qui vérifient ces deux relations.
Nous utilisons le formalisme des graphes pour modéliser les groupes de synténie.
Synténie bactérienne : modélisation
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Génome A
Génome B
Synton #1
Réarrangement Fusion Duplication Insertion Inversion
Synton #2
gap <= 2
=> Correspondances multiples, réarrangements et insertions autorisés
Synténie bactérienne : modélisation
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On détecte aussi ce groupe de gènes chez Y. pseudotuberculosis, S. typhi, S. typhimurium et E. coli O157.
Ce groupe n’a pas d’équivalent chez E coli
Cet exemple montre quels types de groupes de synténie peuvent être détectés.
Le système de sécrétion de type III :
Synténie bactérienne : un exemple
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Génome A
Génome B
"co-localisation"
"absence de correspondance"
Comme pour les synténies, nous utilisons les graphes pour modéliser les régions spécifiques avec deux types d’arêtes :
Relation d’ "absence de correspondance" (inter génomes) représentée explicitement
Relation de "co-localisation" (intra génome) paramètre de gap qui autorise les insertions
=> Détecter les régions spécifiques revient à rechercher les gènes qui vérifient ces deux relations (trivial)
Régions spécifiques : modélisation
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Région spécifiquegap <= 2
Insertion
Génome A
Génome B
=> Insertions autorisés
Régions spécifiques : modélisation
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=> Statuer sur l’absence de correspondance n’est pas simple !
"Orthologue putatif"
"Absence de correspondant"
Critère decorrespondanceinter-génomes
?!
Régions spécifiques : remarque
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Algorithme (1/2)
?
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c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8
1 4
2 2
4
2
c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
2
11
2
c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
2
4
c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
11
ccA1 ccA2
ccB1 ccB2 ccB3
gap <= 1c2c1 c3 c4 c5 c6 c7 c8
ccA1/ccB1 ccA2/ccB2 ccA2/ccB3
Algorithme (2/2)
=> Raffinement de partition de l’ensemble des couples de gènes correspondant suivant leur co-localisation sur les deux génomes
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• Représentation cartographique• Détails de syntons• Recoupement de synténies
Les synténies dans Mage
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Un outil dédié au calcul et à l’exploration des synténies bactériennes• Calcul dynamique• Différents types de correspondances (Blast, COG, EC, Pfam)
Le Syntonizer
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