Un biólogo de la Universidad Pública de Navarra mejora el uso de
herramientas bioinformáticas y logra más precisión en la
anotación genética
José Luis Lavín Trueba ha mejorado con su tesis el procedimiento para
anotar determinados genes de bacterias y hongos
José Luis Lavín Trueba, licenciado en biología y en bioquímica por la
Universidad de Salamanca y actualmente colaborador del Grupo de Investigación
de Genética y Microbiología de la Universidad Pública de Navarra, ha mejorado el
uso de las herramientas bioinformáticas para la identificación y anotación de
determinados genes de hongos y bacterias.
En concreto, en su tesis doctoral “Estrategias de estudio genómica
comparativa en microorganismos con niveles de información pregenómica y
complejidad génica diferentes” ha aplicado una disciplina emergente: la
bioinformática. Mediante el uso de herramientas informáticas para el estudio de
secuencias de ADN y proteínas, se consigue generar bases de datos sobre la
diversidad genética de los diferentes organismos. Su investigación, dirigida por los
doctores del Departamento de Producción Agraria Antonio Gerardo Pisabarro de
Lucas y José Antonio Oguiza Tomé, ha obtenido la calificación de sobresaliente
cum laude.
La tesis de José Luis Lavín Trueba ha tenido dos partes diferenciadas, si bien
el eje común ha sido el diseño de una técnica de análisis bioinformático mejorada
que permitiera un mayor grado de precisión en los resultados. Así, la primera
parte de su trabajo ha consistido en el estudio de bacterias, comparando los
genomas (conjunto total de genes de un organismo) de bacterias patógenas, —
causantes de enfermedades—, tanto de animales como de plantas. A través de la
comparación de las secuencias génicas, se detectan genes candidatos a ser los
responsables del proceso de infección. «Hemos utilizado bacterias muy similares
y hemos buscado las diferencias. En un estudio, tomamos un patógeno vegetal
que ataca a varios cultivos como judia, soja, tomate, Pseudomonas syringae; y en
otro utilizamos los diferentes genomas del agente causante de la brucelosis, el
género Brucella, ya que de estas bacterias cada variedad ataca específicamente
a un tipo de ganado. En cada caso hemos expuesto aquello que tienen en común
y hemos resaltado lo que tienen de diferente». Esos resultados se dejan a
disposición de otros grupos de investigación especializados en el tratamiento de
bacterias para que utilicen esos genes-diana y, mediante mutaciones o
simplemente inactivándolos, puedan ver si efectivamente son los responsables de
las plagas y enfermedades y, por lo tanto, controlarlos.
Durante su estancia en Dinamarca, en 2006, José Luis Lavín Trueba aprendió
el uso de una nueva herramienta bioinformática (el software HMM), que ahora
puede utilizar en sus investigaciones. «Lo novedoso —explica— es que todos los
ensayos han sido hechos por ordenador. He utilizado las técnicas que existían,
pero las he ordenado para conseguir el objetivo que buscamos con el menor
porcentaje de error posible. Se ha afinado bastante el procedimiento, ya que
hasta ahora la gente utilizaba las distintas técnicas que existían por separado y en
un orden que no era el correcto. Al haber definido unos parámetros, un manual de
buen uso, se consiguen resultados muy buenos con un margen de error mínimo».
José Luis Lavín Trueba ha participado como investigador durante los tres
últimos años en diferentes proyectos para los ministerios de Ciencia, Tecnología e
Innovación; ha participado además en una decena de congresos y ha publicado
artículos en cuatro publicaciones sobre genómica. Asimismo, ha participado en
talleres y cursos de bioinformática, disciplina en la que maneja herramientas
diversas. Además, junto a un grupo de investigadores de la Universidad Pública
de Navarra, trabaja en el proyecto de secuenciación del genoma del hongo ostra,
el Pleourotus ostreatus,
Secuenciación de genes de los hongos
La segunda parte de la tesis doctoral de José Luis Lavín Trueba se ha
centrado en determinados genes de los hongos, los denominados genes
OXPHOS. Se trata de unos genes que, en la especie humana, si presentan
defectos pueden producir enfermedades como el Alzheimer, el Parkinson,
distrofias musculares, etc. En la actualidad hay 27 genomas de hongos
secuenciados y, de todos ellos, «lo que hemos hecho ha sido detectar cuáles son
las diferencias en los genes de la ruta OXPHOS. Hemos hecho algo parecido a la
primera parte de la investigación con las bacterias: hemos utilizado las
herramientas bioinformáticas y las hemos optimizado para conseguir detectar los
genes OXPHOS en los diferentes genomas de hongos, y hemos buscado una
metodología que nos permita identificar esos genes con la mayor precisión
posible». De hecho, esta metodología está siendo patrón de referencia en varios
proyectos internacionales de secuenciación de genomas de hongos en los que
también participa este grupo de investigación de la Universidad Pública de
Navarra. Fruto de esta colaboracion internacional, un articulo ha sido aceptado
recientemente para su publicacion en la revista PNAS (Proceedings of the
National Academy of Sciences of the United States of America), una de las
publicaciones de ciencia generalista mas importantes del mundo.
Esta unificación de criterios y de procedimiento permitirá mayor precisión a
futuros investigadores. «Al usar mal las herramientas que había, a veces en un
hongo no se detectaban genes que sí estaban y, al revés, se identificaba como un
gen existente alguno que no existía», explica Lavín. Por ejemplo, una de las
herramientas bioinformáticas, denominada BLAST, hace comparación de
secuencias: «Puedes coger un gen de un pino y enviarlo a la base de datos para
ver a qué se parece. Imagina que de todos los genes que la base tiene
identificados, el de pino no se parece a ninguno excepto a un gen de ratón, pero
en una parte mínima. La herramienta situará ese resultado en primer lugar, pero
eso no significa que el gen del ratón esté en el pino sino que esos dos genes
tienen una pequeña parte muy parecida, aunque en el 99,9% sean muy
diferentes». Eso es lo que ocurría hasta ahora: que los investigadores asumían
que porque un resultado saliera el primero de la lista era lo mismo. «No es así;
hay que cumplir una serie de requisitos, que es lo que yo he trabajado en la tesis:
he identificado los genes que verdaderamente son parecidos u ortólogos; es decir,
que cumplen la misma función o una función muy semejante en dos organismos
diferentes».
Además, fruto de esta investigación y en colaboración con el Departamento de
Matemáticas de la Universidad Pública de Navarra, está previsto desarrollar la
base de datos OXPHOS, que estará disponible para la comunidad científica. Se
trata de que cuando los investigadores necesiten realizar un estudio y buscar
esos genes, puedan recurrir a esta base de datos y, con un alto porcentaje de
precisión, sepan que los resultados son fiables. «Esa base de datos recoge la
información de los 27 genomas de hongos ya secuenciados y pretendemos que
cada vez que se secuencie el genoma de una nueva especie de hongo, la base
de datos incorpore esa secuenciación y vaya ampliando la información
disponible».
Pamplona-Iruña, 8 de enero de 2009
Nota 1: Si desea una fotografía para completar la información, puede
descargarla en el sitio web de la Universidad Pública de Navarra
(http://www.unavarra.es/info/noticias.htm).
Foto: José Luis Lavin Trueba, licenciado en biología y bioquímica.
Nota 2: Si desea más información puede contactar con José Luis
Lavin Trueba en el correo electrónico [email protected] o en el teléfono
948 16 97 57
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