OBJETIVO
En esta práctica, leímos varias secuencias de ADN obtenidos a partir de
técnicas de secuenciación automáticas de ADN. Los datos se analizaron utilizando las
bases de datos disponibles al público para identificar los genes y productos genéticos.
El impacto de la genómica se discutirá en el contexto de la sociedad actual.
- Fragmentos de secuencias de ADN
- Ordenador con acceso a Internet.
DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO
Se pueden usar cualquier base de datos de secuencias del Genoma
Humano para llevar a cabo la práctica. Para la realización de este protocolo se ha
utilizado la base de datos ofrecida por el Centro Nacional de Información
Biotecnológica, NCBI (National Center for Biotechnology Information).
PRÁCTICA
Como ya estamos familiarizados a la página web debido a la práctica anterior realizamos directamente los ejercicios, ya que sabíamos como fuenciona.
Ejercicio 1
Primero leímos el análisis de la secuencia de ADN de la copia impresa del gel (cualquier carril) y
encontramos el gen que identifica esta huella.
Para hacer esto realizamos los siguientes pasos:
Identificar la secuencia de nucleótidos (nucleótidos 100-200) a partir de la lectura
de la secuencia de ADN.
Escribir al menos 70 bases en el cuadro de consulta del programa BLAST en la
página web del NCBI. Las bases pueden ser de cualquier región de la secuencia,
pero deben ser contiguas.
Examinar el informe de búsqueda BLASTN, identificar un gen probable, y
examinar la identificación de genes para obtener información detallada.
Estos fueron los resultados:
Una vez que el gen ha sido identificado, responda a las siguientes preguntas:
¿Cuál es el nombre de este gen?
Ciclo de división celular 42 (proteína de unión a GTP) o CDC42
La CDC42 es una molécula reguladora intracelular clave que está implicada en la
forma de la célula. En células de mamíferos, la proteína CDC42 regula el citoesqueleto
de actina (el andamiaje de una célula) para producir una estructura filamentosa
llamada filopodio, que están implicadas en la detección de otras células y el
movimiento celular. Las mutaciones en CDC42 y sus proteínas asociadas se
correlacionan con ciertos tipos de cáncer.
En comparación con la entrada GenBank, ¿qué cadena has leído?
La primera
¿Se puede encontrar algún artículo escrito sobre este gen? Anote el nombre de
uno de los autores que han contribuido.
La proteína codificada por este gen es una pequeña GTPasa de la subfamilia Rho, que regula las vías de señalización que controlan diversas funciones celulares, incluida la morfología celular, la migración, la endocitosis y la progresión del ciclo celular. Esta proteína es muy similar a Saccharomyces cerevisiae Cdc 42, y es capaz de complementar el mutante cdc42-1 de la levadura. Se informó que el producto del oncogén Dbl cataliza específicamente la disociación del PIB de esta proteína. Esta proteína podría regular la polimerización de la actina a través de su unión directa a la proteína del síndrome de Wiskott-Aldrich neural (N-WASP), que posteriormente activa el complejo Arp2 / 3. El empalme alternativo de este gen da como resultado múltiples variantes de transcripción. Se han identificado pseudogenes de este gen en los cromosomas 3, 4, 5, 7, 8 y 20.
Miguel Estravís Sastre
Al identificar una enfermedad causada por mutaciones en este gen. ¿Cuáles
serían los motivos de un médico para realizar una búsqueda para esta
enfermedad? ¿Y si quien realiza la búsqueda es una compañía de seguros?
Diagnóstico para la discapacidad intelectual
Ejercicio 2
Luego intercambiamos la copia de secuencia automática con otro grupo y enviar la secuencia de
análisis BLAST. Anotamos el gen. Seleccionamos una secuencia asociada a un documento
publicado, grabar el título y el primer autor del artículo.
¿Qué es la bioinformática?
La bioinformática es un área emergente interdisciplinaria que se ocupa de la aplicación de la informótica a la recopilación, almacenamiento, organización, análisis, manipulación, presentación y distribución de información relativa a los datos biológicos o médicos, tales como macromoléculas (por ejemplo DNA o proteínas).
Ha evolucionado para servir de puente entre las observaciones (datos) y el conocimiento que se deriva (información) sobre, por ejemplo, la función de los procesos y, posteriormente, la aplicación (conocimiento).
¿Cómo han avanzado en la tecnología de secuenciación
en este campo?
La metodología de secuenciación masiva, junto al desarrollo bioinformático, está permitiendo obtener grandes avances en el diagnóstico genético orientado a la clínica, mediante el estudio de paneles de genes.
La evolución tecnológica acontecida en los últimos años ha permitido cambiar el paradigma de la ciencia. La incorporación de recursos como los microarrays en el estudio transcriptómico o la proteómica en el mundo proteico ha abierto la puerta al análisis masivo y sistémico de la biología y sus aplicaciones a diferentes campos como la biomedicina. Esta evolución tecnológica por sí sola ha permitido aumentar la cantidad de datos de manera exponencial; sin embargo, no ha elevado en la misma proporción el conocimiento científico.
Un ejemplo de dicha afirmación se puede apreciar en el proyecto de la secuenciación del genoma humano, donde se ha demostrado que el conocimiento de la secuencia del genoma es sólo el inicio para la comprensión de la idiosincrasia del ser humano. Por tanto, junto a esta evolución tecnológica, está siendo necesaria una coevolución sinérgica de diferentes ramas de la ciencia, donde se engloba la bioinformática, ciencia multidisciplinar que trata de procesar, estandarizar, ordenar e integrar esa ingente cantidad de datos procedente de la tecnología para traducirla en información biológica útil y aplicable a diferentes campos de la ciencia.
Nombre dos métodos de secuenciación y describir el compromiso entre la velocidad
de producción y la longitud de las secuencias producidas.
El de Sanger y el de Maxam y Gilbert
En la secuenciación de Sanger, el ADN blanco es copiado muchas veces y se hacen fragmentos de diferentes longitudes. Nucleótidos fluorescentes que actúan como "terminadores de cadena" marcan los extremos de los fragmentos y permiten la determinación de la secuencia.
Un fragmento de ADN se marca radiactivamente en sus extremos con gamma 32P ó gamma 32S dATP por acción de la polinucleótido quinasa. La técnica consiste en romper estas moléculas marcadas con reacciones químicas específicas para cada una de las cuatro bases. Cuatro alícuotas de la misma muestra se tratan bajo condiciones distintas, posteriormente el tratamiento con piperidina rompe la molécula de ADN a nivel de la base modificada. Los productos de estas cuatro reacciones se resuelven en función de su tamaño en geles de poliacrilamida donde la secuencia puefe leerse en base al patrón de bandas radiactivas obtenidas. Esta técnica permite la lectura de unas 100 bases de secuencia.
¿Qué suposición hace BLAST? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de hacer esta
suposición?
Es importante entender que son simplemente suposiciones y que existen muchos casos en que sean falsos, pero constituye un buen punto de partida.
Se usa para encontrar similitudes locales. Para la utilización de BLAST se tienen en cuenta los siguientes supuestos: Los genes homólogos comparten similitud de secuencia, los genes ortologos tienen un gran nivel de similitud entre múltiples especies y los genes ortologos tienen con alta probabilidad funciones similares.
A pesar de que BLAST es un programa muy poderoso y casi siempre podemos confiar en sus resultados, se debe recordar que el programa es heurístico y por lo tanto puede que no encuentre la solución óptima. En la actualidad, el abuso y la pobre interpretación de los resultados de BLAST ha llevado a múltiples errores de anotación. Una cosa a tener en cuenta al usar BLAST es que cuanta más evidencia externa se pueda obtener para corroborar un alineamiento (fisiológica, filogenética, genética, etc.) es mejor.
El programa de BLAST NO garantiza que las secuencias que alinea sean homólogas y mucho menos que tengan la misma función, simplemente provee posibles candidatos. Se necesitan más análisis para anotar correctamente una secuencia.
La puntuación del BLAST depende del largo de la secuencia, una secuencia muy corta tendrá una puntuación menor que una grande simplemente por la cantidad de caracteres que tiene. Así que siempre se debe interpretar la puntuación con respecto al largo de la secuencia.
El e-valor depende del tamaño de la base de datos. Para bases de datos muy pequeñas, e-valores altos son más significativos que para bases de datos muy grandes. Para la base de datos no redundante (NR) de NCBI por lo general valores de 0.01 o menos son considerados como significativos, pero esto puede depender de la secuencia que se esté analizando.
Se debe tener cuidado con los errores de anotación; es común que alguna secuencia que se anotó mal (ya sea porque se anotó automáticamente o por error humano) sea utilizada como referencia para anotar otras secuencias similares, por lo que los errores de anotación se pueden propagar rápidamente. Siempre debemos especificar que la función de nuestra secuencia es posible o probable si fue asignada usando identidad con otras secuencias. Asimismo debemos tener en cuenta que la gran mayoría de las funciones asignadas en la actualidad son putativas y que pueden no ser una buena referencia para una asignación funcional.
OTROS DATOS:
Tambien realizamos la lectura de secuencia 3.
Secuencia 3
Línea 1:
TGNNNNNNTGNNNNNNNGNNANAACGAAGTGCAGACTCAAAAGTGCCATCTCCCTCCCGAC
CATTGGAGGATCCCAAGCTCTATGTTGCCCTTATTGTCACCAGTGACATTTAATTCCAAACAGGAGTCCTTCGGGCCAGCAA
Resultado:
Proteína efectora CDC42 (Rho GTPasa vinculante) 3 o CDC42EP3
La CDC42 (secuencia 1) regula la formación de estructuras que contienen F-actina,mediante su interacción con diferentes proteínas efectoras. La CDC42EP3, una de estas proteínas efectoras, está implicada en la unión a la proteína CDC42, provocando cambios en la forma de una célula. Una célula detecta señales del ambiente externo mediante la creación de redes de moléculas de transmisión que indican a la célula cómo responder a dichas señales externas. Los defectos en estas moléculas de transmisión están implicados en muchas enfermedades, incluyendo cáncer.
Preguntas de debate
1. ¿Hay que hacer pruebas prenatales para las enfermedades que son
actualmente incurables?
Sí, si se deberían hacer pruebas prenatales en el caso de que exista riesgo de que el bebé padezca una enfermedad incurable, ya que aunque actualmente dichas enfermedades no tengan cura, una atención temprana del bebé y un tratamiento adecuado y personalizado puede ayudarle a tener una mejora considerable en su calidad de vida.
2. ¿Hay que hacerles pruebas a nuestros hijos para enfermedades de
aparición en la edad de adulto?
No sería recomendable realizarlas en el embarazo ya que hay técnicas como la amniocentesis que si conllevan un alto riesgo al feto, pero si podríamos realizarle pruebas en la infancia o adolescencia si existe riesgo de padecer una enfermedad en la edad adulta.
3. ¿Qué papel debe desempeñar el gobierno en el establecimiento de
directrices o leyes que regulen las pruebas genéticas humanas?
Debe desempeñar un papel que impulse unas leyes que aprueben ciertas pruebas genéticas humanas con el fin de la prevención, tratamiento, diagnósitco, pronóstico.... de ciertas enfermedades, y de esta forma ofrecer una mejora en la salud de las personas afectadas.
