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Volumen 7 ¦ Número 150
Monografía 2-2014
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MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS
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Autor de la ilustración: Moisés Donoso
Revista de divulgación científica open-access
Equipo Editorial y Créditos
Co-Editores:
José María Pérez Pomares
[email protected]
Biología del desarrollo y cardiovascular
Coordinación general- Editoriales- Entrevistas
Miguel Ángel Medina Torres
[email protected]
Biología Molecular y de Sistemas-BiofísicaBioquímica
Coordinación general- Editoriales- MonitorMaquetación
Encuentros en la Biología
Revista de divulgación científica
(Indexada en Dialnet)
Edición electrónica:
www.encuentros.uma.es
Correspondencia a:
Miguel Ángel Medina Torres
Departamento de Biología Molecular y Bioquímica
Facultad de Ciencias
Universidad de Málaga
29071 Málaga
[email protected]
[email protected]
!
Entidad editora:
Universidad de Málaga
Editado SIN FINANCIACIÓN INSTITUCIONAL
Depósito Legal: MA-1.133/94
ISSN (versión electrónica): 2254-0296
ISSN (versión impresa): 1134-8496
Diseño:
Raúl Montañez Martínez [email protected]
Periodicidad:
Comité editorial ejecutivo:
Alicia Rivera
[email protected]
Neurobiología
Enfermedades neurodegenerativas
Ana Grande
[email protected]
Genética-Virología, Patogénesis virales
Rincón del doctorando
Antonio Diéguez
[email protected]
Filosofía de la Ciencia
A Debate-Recensiones
Carmen González
[email protected]
Biblioteconomía
Calidad y difusión
Enrique Viguera
[email protected]
Genética- Genómica
Monográficos-Eventos especiales
Héctor Valverde Pareja
[email protected]
Biología evolutiva molecular
Coordinación de espacios Web
José Carlos Dávila
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Biología Celular -Neurobiología
¿Cómo funciona?
Juan Carlos Aledo
[email protected]
Bioquímica-Biología Molecular,
Energética de procesos biológicos
Vida y obra
Juan Carlos Codina
[email protected]
Microbiología, Educación Secundaria
Ciencias en el Bachillerato
Luis Rodríguez Caso
[email protected]
Técnicas de Laboratorio
Calidad y difusión
Ramón Muñoz-Chápuli
[email protected]
Biología del desarrollo y cardiovascular
Coordinación de edición electrónica- Foros
de la Ciencia
!
Comité editorial asociado:
Alberto Martínez
[email protected]
Educación Ambiental, E. para el Empleo
Alejandro Pérez García
[email protected]
Microbiología, Interacción planta-patógeno
Enrique Moreno Ostos
[email protected]
Ecología- Limnología
Félix López Figueroa
[email protected]
Ecología-Fotobiología, Cambio climático
Francisco Cánovas
[email protected]
Fisiología Molecular Vegetal, Bioquímica y
Biología Molecular
Jesús Olivero
[email protected]
Zoogeografía, Biodiversidad animal
Juan Antonio Pérez Claros
[email protected]
Paleontología
Margarita Pérez Martín
[email protected]
Fisiología Animal
Neurogénesis
Encuentros en la Biología publica 4 números
ordinarios (uno por trimestre) y al menos 1
número extraordinario monográfico al año.
María del Carmen Alonso
[email protected]
Microbiología de aguas, Patología vírica de
peces
María Jesús García Sánchez
[email protected]
Fisiología Vegetal, Nutrición mineral
María Jesús Perlés
[email protected]
Geomorfología, Riesgos medioambientales
M. Gonzalo Claros
[email protected]
Bioquímica-Biología Molecular y Bioinformática
Raquel Carmona
[email protected]
Ecofisiología, Biorremediación
Salvador Guirado
[email protected]
Biología Celular-Neurobiología
Trinidad Carrión
[email protected]
Ciencias de la Salud, E-Salud
El equipo editorial de esta publicación no se hace
responsable de las opiniones vertidas por los autores
colaboradores.
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
!
Monografía 2-2014
!
EDITORIAL
Encuentros en la Biología
alcanza su número 150. Para
celebrar esta pequeña
efemérides de gran importancia
para quienes mantenemos este
proyecto editorial, este número
“especial” se torna monográfico
alrededor de la temática
Cazadores de genomas. El editor
invitado para esta manografía
es Luis Rodríguez Caso,
componente del Comité
Editorial Ejecutivo de esta
revista y uno de los
responsables de su área de
“Calidad y difusión”. En un
empeño personal, Luis ha
conseguido la participación de
los más destacados científicos
españoles implicados en
proyectos genoma. Es un
orgullo para el equipo editorial
de Encuentros en la Biología
contar con la colaboración de
c i e n t í fi c o s d e l a t a l l a y
reconocimiento internacional
de los doctores, Carles Lalueza
Fox, Carlos López Otín o Pere
Puigdomenech. Ellos, como el
resto de colaboradores lo han
hecho
de
forma
completamente altruista,
“robando” un poco de su
preciado tiempo para atender
amablemente a la invitación
que se les hizo a participar en
este número monográfico. Al
primer genoma mesolítico, los
genomas y el cáncer y el
genoma del melón,
comentados por estos tres
autores, se unen otras
contribuciones relevantes sobre
el genoma del tomate, el del
lince ibér ico, los de dos
tortugas, el genoma de los
geminivirus y el genoma de
B u c h n e ra a p h i d i co l a ( q u e
representó el primer proyecto
genoma made in Spain). El
monográfico se completa con
una exhaustiva contribución
sobre el ensamblaje de
genomas, que incluimos dentro
de la sección Cómo funciona.
A pesar de su carácter
monográfico, en el presente
número 150 de Encuentros en la
Biología no faltan los Foros de la
ciencia, La imagen comentada y
la sección Monitor y aparece
una nueva entrega de la sección
Los premios dedicada a glosar
los premios Nobel de Química y
Medicina o Fisiología de 2014 .
!Los co-editores
Índice
Editorial
117
Foros de la Ciencia
118
La imagen comentada
119
Monitor
120
Editorial invitado: Presentación del número monográfico
121
Primer genoma mesolítico europeo
123
Cáncer, genes y genomas
127
Abriendo el genoma del melón
131
Genoma del tomate
133
La genómica al rescate del lince ibérico
136
La secuenciación de los genomas de dos tortugas
139
Primer genoma made in Spain
143
Premio Nobel de Química 2014
146
Genomas de geminivirus
147
Ensamblaje de genomas
151
Premio Nobel de Medicina o Fisiología 2014
157
Apéndice: Perfil de los autores
159
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
117
!
Foros de la ciencia
Científicos desnudos:
No, esto no tiene nada que ver
con los recortes en los presupuestos
de investigación. Los científicos
desnudos son un grupo de jóvenes
investigadores y periodistas de la
Universidad de Cambridge que
utilizan la radio convencional y la
Red para divulgar la ciencia a todos
los niveles, con simpatía pero
también con rigor. Su lema es
"Ayudar a la gente a disfrutar de la
ciencia tanto como ellos y, al mismo
tiempo, divertirse". Los científicos
desnudos tienen un programa en la
BBC los domingos por la tarde (no a
altas horas de la madrugada, como
es habitual en los programas de
divulgación científica en España)
118 q u e a l c a n z a u n a a u d i e n c i a
potencial de seis millones de
personas en Inglaterra y que es
seguido por muchos millones de
personas más a través de Internet, ya
que se edita como podcast. Desde
2007 han registrado 40 millones de
descargas de sus podcasts. Este
programa y su labor de divulgación
les ha merecido varios premios
nacionales e internacionales, como el
Premio a la Comunicación Científica
de la Federación de Biociencias en
2006, el Premio Kohn de la Royal
Society en 2008, El Premio Europeo al
mejor podcast no comercial y el
Premio a la Comunicación Científica
de la Sociedad de Biología en 2012.
El grupo también organiza un
ciclo de conferencias (Naked Science
at Borders) que imparten algunos de
l o s m á s c é l e b r e s c i e n t í fi c o s
británicos. Os recomendamos de
forma especial su web ( http://
www.thenakedscientists.com )
desde la que os podéis descargar los
podcasts de los programas de radio,
los vídeos de las conferencias, leer
artículos de actualidad o participar
en los foros científicos, en los que se
generan debates en todos los
campos de la ciencia. ¡Sólo en los
foros de Ciencias de la Vida hay
registrados más de 60.000 entradas!
Otras secciones interesantes son las
de preguntas científicas, a la que es
posible suscribirse, y "Ciencia en la
cocina", que enseña a hacer
experimentos en casa (como
construir una lámpara de lava o un
motor eléctrico, ilusiones ópticas, o
la ciencia de las palomitas de maíz).
Recomendamos especialmente
este foro a nuestros estudiantes por
una razón más. Los nuevos títulos
de graduado en ciencias exigen un
cierto nivel de inglés, que de todas
formas ya se ha vuelto necesario para
el mundo actual. Los científicos
desnudos, a través de sus podcasts os
proporcionan una excelente
opor tunidad para practicar la
comprensión del inglés científico,
co n e l a ñ a d i d o d e l a p u l i d a
pronunciación de la Universidad de
Cambridge.
!
Ramón Muñoz-Chápuli [email protected]
Instrucciones para los autores
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normas a la hora de elaborar sus originales:
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Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
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Monografía 2-2014
!
LA IMAGEN COMENTADA
119
Caracterización de la interacción de la enzima histidina descarboxilasa con su inhibidor EGCG.
La enzima L-histidina descarboxilasa (HDC) es responsable de la síntesis de histamina a partir del aminoácido histidina. La
histamina es un mediador de procesos inflamatorios y alérgicos, y el desarrollo de compuestos antihistamínicos es un importante
campo de investigación farmacológica. La epigalocatequina-3-galato (EGCG), una catequina muy abundante en el té verde, que
ha demostrado ejercer diversas funciones como antiinflamarorio, antitumoral y antiangiogénico, es capaz de inhibir la actividad
HDC, proporcionando un mecanismo para modular la producción de histamina. El mecanismo de inhibición se estudió in silico
mediante técnicas de acoplamiento molecular (docking) y dinámica molecular. Estos estudios demostraron que el EGCG es capaz
de interactuar con varios residuos claves para la actividad enzimática situados en el centro activo, así como de bloquear
físicamente el canal de acceso al sitio de unión del sustrato. En la imagen se observa la estructura tridimensional de la HDC en
interacción con el compuesto EGCG situado en el centro activo. Cada uno de los monómeros idénticos que conforman la enzima
activa se han representado en color azul, mostrando el monómero B con transparencia para permitir observar al compuesto
inhibidor (en verde) situado en el bolsillo catalítico.
!
Información adicional:
Jankun, J., Selman, S.H., Swiercz, R., Skrzypczak-Jankun, E. 1997. Why drinking green tea could prevent cancer. Nature, 387,
561.
Pino-Angeles, A., Reyes-Palomares, A., Melgarejo, E., Sanchez-Jimenez, F. 2012. Histamine: an undercover agent in multiple
rare diseases? J.Cell.Mol.Med., 16, 1947-1960.
Rodriguez-Caso, C., Rodriguez-Agudo, D., Sanchez-Jimenez, F., Medina, M.A. 2003. Green tea epigallocatechin-3-gallate is an
inhibitor of mammalian histidine decarboxylase. Cell Mol.Life Sci., 60, 1760-1763.
Ruiz-Pérez MV, Pino-Ángeles A, Medina MA, Sánchez-Jiménez F, Moya-García A. 2012. Structural perspective on the direct
inhibition mechanism of EGCG on mammalian histidine decarboxylase and dopa decarboxylase. J. Chem. Inf. Model. 52(1):
113-119.
María Victoria Ruiz Pérez
Investigadora postdoctoral del Departamento de Biología Molecular y Bioquímica, Universidad de
Málaga. [email protected]
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
#
M
!!
onitor
Las 50 estrellas de la ciencia en
Twitter:
Cada vez es mayor el impacto de la
divulgación de la ciencia a través de
las redes sociales. Recientemente, la
Cada año desde
revista científica Science ha publicado
1945, los premios Lasker
la lista de los 50 científicos con mayor
reconocen a investigadores
número de seguidores en Twitter con
individuales que han hecho
indicación de su cuenta en dicha red
grandes contribuciones a la
social, su número de seguidores, el
biomedicina. El pasado 8 de
número
de citas, su índice K y el
Septiembre se ha hecho públicos la
número total de tweets. El primero en
nómina de premiados en la
la lista es el astrofísico Neil deGrasse
convocatoria 2014 del premio Lasker
Tyson, con más de dos millones
en cada una de sus tres categorías.
cuatrocientos mil seguidores en
El premio Lasker de investigación
Twitter, superando en casi un millón
biomédica básica ha sido concedido
de seguidores al segundo de la lista,
a los doctores Kazutoshi Mori
el físico Brian Cox. El primer biólogo
(Universidad de Kioto, Japón) y Peter
aparece en tercera posición. No
Walter (Universidad de California en
resulta sorprendente que se trate del
www.nature.com/focus/Lasker/
San Francisco, Estados Unidos) por
polémico (y polemista) Richard
2014/index.html
sus descubrimientos sobre la
Dawkins, quien cuenta con más de
denominada unfolded
un millón de seguidores. Ningún otro
proteína response, un sistema
científico supera la barrera del millón
de control de calidad
(ni siquiera, la del medio millón) de
endocelular que detecta
seguidores en Twitter. Del resto de
proteínas mal plegadas en el
científicos incluidos dentro de esta
retículo endoplásmico y
lista, 23 de ellos son especialistas en
licita vías de señalización
algún área de las ciencias biológicas.
que promueven en el núcleo
Enlace: http://http://
la puesta en acción de
news.sciencemag.org/scientificmedidas correctivas.
community/2014/09/top-50-scienceEl premio Laskerstars-twitter
DeBakey de investigación
médica clínica ha sido
concedido a los doctores
Mahlon R. DeLong (Colegio
Médico Universitario de
Emory, Estados Unidos) por
el desarrollo de un sistema
de estimulación cerebral
profunda del núcleo
subtalámico, una técnica
quirúrgica que reduce los
temblores y restaura la
función motora de pacientes
con enfermedad de
Parkinson avanzada.
El premio LaskerKoshland por logros
especiales en ciencias
médicas ha sido concedido a
la doctora Mary-Claire King
(Universidad de Washington,
Seattle, Estados Unidos) por
diversas contribuciones
imaginativas e importantes a
las ciencias médicas y los
derechos humanos. Ella
Premios Lasker
2014:
120
descubrió el locus génico BRCA1
ligado al cáncer de mama hereditario
y desarrolló estrategias técnicas
basadas en el DNA que ha permitido
el reencuentro de personas
desaparecidas o sus restos con sus
familiares.
Como viene siendo habitual en
los últimos años, el número de
octubre de la revista Nature Medicine
dedica una sección especial a estos
galardones. La información en este
caso incluye una editorial un artículo
de presentación escrito por el Nobel
Jospeh Goldstein y entrevistas a cada
uno de los cinco galardonados. Toda
esta información está libremente
disponible en la URL de la revista.
Enlace: http://http://
!
Miguel Ángel Medina
[email protected]
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
EDITORIAL INVITADO: UN PRODIGIO EN EL LIBRO
DE LA VIDA-PRESENTACIÓN DEL NÚMERO
MONOGRÁFICO
"
"
"
"
Desde la creación del Premio
Nobel tan solo cuatro
investigadores han
conseguido por segunda vez
hacerse con este preciado
galardón. Ocho proezas que
guardan algunos de los logros
tecnológicos que más
amplitud y desarrollo han
tenido en la era moderna: dos
para la radiactividad [M. Curie;
Physics 1903, Chemistry 1911],
y
dos
para
los
semiconductores [J. Bardeen;
Physics 1956, Physics 1972],
uno sobre la naturaleza del
enlace químico y su
configuración en la estructura
de moléculas complejas y otro
por la paz, precisamente
contra el desarrollo de
armamento nuclear [L.
Pauling; Chemistry 1954, Peace
1 9 6 2 ] y fi n a l m e n t e d o s
galardones que fueron
otorgados al desarrollo y
avance de la secuenciación de
proteínas y ácidos nucleicos,
en el primer caso con la
determinación de la secuencia
aminoacídica de la insulina
[FredericK Sanger; Chemistry
1958] y en el segundo (de
forma compartida con Walter
Gilbert) por su contribución
en la secuenciación de ácidos
n u c l e i c o s . [ F. S a n g e r ;
Chemistry 1980]. En la lectura
del segundo premio Sanger
también nombró a los
galardonados en 1959 con el
Nobel en Fisiología o Medicina
[Arthur Korgberg y Severo
Ochoa] por su contribución en
la descripción de la síntesis
enzimática del ADN y ARN
respectivamente.
Posiblemente la comunidad
científica tomara buena nota
por aquel entonces de lo que
precisamente Linus Pauling ya
había avanzado diez años
antes [L Pauling; Science 1949]:
un cambio conformacional en
una proteína, en este caso la
hemoglobina modificada en
enfermos con anemia
falciforme, podía ser
producido por un cambio
alélico en un único gen
implicado en su síntesis. Lo
cierto es que se hacía
necesario conocer el valor de
la información que se
transmite en la herencia desde
el ADN hasta las proteínas, ya
que nuestra salud podía ir en
ello.
"
A principio de los 70
Frederick Sanger ya trabajaba
en el desarrollo de un método
para la determinación de
secuencias de nucleótidos de
ADN. El método fue
primeramente aplicado a la
determinación de la secuencia
del DNA del bacteriofago
ΦX174. El molde fue el ADN
circular de cadena simple
(6000 nc) del fago y su
cebador el octanucleótido
ACCATCCA. La reacción de
síntesis fue llevada a cabo por
la DNA polimerasa I de E coli,
en presencia de manganeso y
nucleosidostrifosfatos; al
menos uno de los cuatro
! radiactivamente
" con
marcado
32P y sustituyendo uno de los
desoxinucleótidostrifosfatos
(dGTP o dCTP) por su
r i b o n u c l e ó t i d o
correspondiente, de manera
que fuera posible su
separación mediante el uso de
ribonucleasas específicas y su
posterior identificación en un
gel de electroforesis. En 1976
publicó el artículo A Rapid
Method for Determining
Sequences in DNA [Sanger F et
al. J. Mol. Biol, 1976] y en 1977
tras haber reemplazado el
método de sustitución de
ribonucleótidos por el de
finalización de la secuencia de
elongación mediante el uso
de 2’3’ dideoxnucleótidos
trifosfato [Sanger F et al. Proc.
Nati. Acad. Sci. USA, 1977]
p u b l i c a fi n a l m e n t e l a
secuencia completa del
bacteriófago ΦX174 [Sanger F
et al. Nature, 1977], lo cual
determinará sin lugar a dudas
su camino hacia su segundo
Nobel.
"
Pocos años bastaron para
automatizar el método de
secuenciación desarrollado
p o r Fr e d e r i c k S a n g e r y
aproximadamente dos
décadas para la publicación
de las secuencias genómicas
de muchos de los principales
organismos modelo: bacteria:
H. influenzae; Fleischmann RD
et al. Science 1995, levadura: S.
cerevisiae; Goffeau A et al.
Nature 1997, Nematodo: C.
elegans; The C. elegans
Sequencing Consortium.
Science 1998, Mosca del
vinagre: D. melanogaster;
Myers EW et al. Science 2000,
Pl a nt a : A , t h a l i a n a; Th e
Arabidopsis Genome Initiative;
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
121
"
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Humano: H. sapiens; International Human Genome Sequencing Consortium. Nature 2001 & Venter JC et
al Science 2001, Ratón: M. musculus; Mouse Genome Sequencing Consortium. Nature 2002, y Rata: R.
norvegicus; Rat Genome Sequencing Consortium. Nature 2004, por destacar algunos. La carrera para el
desarrollo de la siguiente generación tecnológica para la secuenciación genómica estaba así en
marcha y a partir de entonces cualquier grupo con recursos suficientes, en muchos casos consorcios,
tiene ya capacidad para abordar la secuenciación de un organismo vivo o extinto, y desarrollar en el
intento una tecnológica analítica y computacional impensable hasta la fecha. En la actualidad
existen varias bases de datos que recogen información detallada sobre los diferentes proyectos de
secuenciación realizados o en fase de realización tanto de genomas completos o parte de ellos,
exomas, transcriptomas o patologías como el cancer: NCBI [Genome database of Nacional Center for
Biotechnology Information], GOLD [Genomes Online Database of DOE Joint Genome Institute ] o The
Wellcome Trust Sanger Institute databases, entre otras.
"
122
La repercusión de este hecho en el conocimiento humano marca un antes y un después, que ya es
posible apreciar hoy en día: una de las consultoras globales con más prestigio e influencia
internacional publicó recientemente un interesante informe sobre el potencial económico que
alcanzarán en 2025 los avances tecnológicos que transformaran la vida y la economía global del
mundo [McKinsey & Company; Disruptive Technologies 2013]. Guardando las distancias sobre lo que
nos deparará el futuro dentro de aproximadamente 3 ó 4 proyectos de investigación, lo interesante
es que el séptimo lugar se llama Next-generation genomics, posición señalada por su bajo coste
tecnológico y rapidez alcanzada en la secuenciación de genes, su gran valor analítico y su influencia
en el área de la biología sintética, en la agricultura, en el desarrollo de compuestos con alto potencial
productivo como los biocombustibles y por supuesto en el área de la medicina; gracias al
tratamiento personalizado con base genética y, esto es aun más llamativo, no esencialmente como
hasta ahora; mediante ensayo y error, sino a través de la comparación sistemática de variaciones
genéticas entre poblaciones. Visto desde hoy, un prodigio en el libro de la vida.
"
A continuación Encuentros en la Biología presenta una mirada monográfica a la aportación que han
tenido y tienen en este importante campo científico y tecnológico los investigadores españoles,
discutiendo la posición de sus trabajos en el campo de la genómica y su percepción acerca del
futuro de sus descubrimientos. Conoceremos de la mano de sus autores la importancia que tiene la
búsqueda y descripción de los pequeños genomas de virus, el significado vital y evolutivo del
concepto de genoma mínimo, y de lo que supone a nivel productivo hacerse con el genoma del
melón y del tomate, sabremos lo que significa a nivel de especie dilucidar el genoma de la tortuga,
del lince ibérico y de nuestros antepasados, tendremos nuestro propio manual para el ensamblaje
de genomas y sabremos mucho más sobre la genómica del cáncer.
"
He de agradecer, por último, la generosidad con la que todos los autores han participado en la
realización de este número especial. Muchos de los lectores podrán reconocer en este número el
recordado título Cazadores de Microbios, de Paul de Kruif, publicado en 1986 dentro de la colección
Biblioteca Científica Salvat. Con todo ello he querido dejar aquí mi particular homenaje al reconocido
trabajo y labor pionera de los que a continuación conoceremos con el
título de Cazadores de Genomas (en España).
"
Editor invitado de este número monográfico:
Luis Rodríguez Caso
Vol.6 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
El primer genoma mesolítico europeo: cuando éramos cazadores-­‐ recolectores Carles Lalueza-Fox
Instituto de Biología Evolutiva, CSIC-Universitat Pompeu Fabra, Barcelona
[email protected]
!
Estamos acostumbrados a ver documentales donde aparecen grupos de cazadores-­‐recolectores en ambientes como desiertos o selvas que para nosotros son exó9cos; sin embargo, hace apenas 8.000 años todos los habitantes de Europa eran también cazadores-­‐recolectores. Este modo de vida desapare-­‐
ció con la llegada del neolí9co, que se había originado en el Próximo Oriente unos dos mil años antes. El neolí9co e caracteriza por la domes9cación de plantas y animales y por la consiguiente sedentariza-­‐
ción de las poblaciones. Estos factores favorecen un incremento demográfico y permiten que las pobla-­‐
ciones agricultoras se expandan rápidamente por áreas climá9cas favorables a este modo de producción, reemplazando o mezclándose con las poblaciones locales de cazadores-­‐recolectores. Al cabo de pocos miles de años, todos los europeos son agricultores y ganaderos. Es evidente que el cambio de vida con-­‐
lleva adaptaciones que 9enen que verse reflejadas a nivel gené9co. La dieta es menos proteica y en al-­‐
gunos casos se basa casi exclusivamente en cereales; aparecen con el 9empo nuevos recursos alimen9-­‐
cios como los lácteos, obtenidos de los animales domes9cados. Estos mismos animales nos transmiten una serie de enfermedades infecciosas que son algunas de las más comunes que nos afligen en la actua-­‐
lidad. Las epidemias se hacen frecuentes debido también a que las poblaciones son más grandes y se-­‐
dentarias. Quizás también se seleccionan rasgos cogni9vos relacionados con la estructuración social, y no solo se domes9can algunos animales sino también los humanos. En defini9va, nuestro modo de vida actual 9ene que haber comportado cambios metabólicos, dietarios e inmunológicos que 9enen que ver-­‐
se reflejados en los genomas de los europeos actuales. Nosotros somos primariamente los descendientes de dichos neolí9cos. Nuestros genomas son, en buena medida, los genomas de aquellos que hace miles de años sobrevivieron a las primeras epidemias. Pero es evidente que no se trata de una subs9tución completa: algunos no podemos digerir la leche y otros 9enen problemas con el gluten de los cereales. Es por todo esto que a priori resultaba interesante poder analizar un genoma europeo de antes del neolí9co, para saber qué había cambiado con la llegada de la agricultura. En 2013, el único genoma prehistórico europeo que disponíamos era el genoma de Ötzi, el llamado Hombre del Hielo. Se trata del cuerpo de un hombre de la Edad del Cobre (hace unos 5.300 años) hallado en 1991 en los Alpes del Tirol y conservado de forma espectacular en el hielo. Era lógico que, dadas las condiciones de conservación (ya que el frío ayuda a preservar el ADN), se intentara recuperar primero este genoma. Pero Ötzi es un individuo del neolí9co tardío, y sigue sin informarnos de cómo eran los europeos antes de la transición mesolí9co-­‐neolí9co. Unos años antes, en 2006, unos espeleólogos exploraron una pequeña cavidad situada en la cordillera cantábrica, cerca de los municipios leoneses de La Braña-­‐Arintero. Después de adentrarse una treintena de metros por un estrecho pasadizo, encontraron un esqueleto casi completo depositado en conexión anatómica en una pequeña repisa. A escasos metros, en el fondo de un pequeño pozo ver9cal, había otro esqueleto. Ambos correspondían a varones de edad adulta. Algunos detalles, como una estalagmita que había crecido sobre algunos de los huesos, les hicieron pensar que podrían ser bastante an9guos. La difusión de la no9cia en los medios locales llevó a la Junta de Cas9lla y León a organizar la dibcil excava-­‐
ción de los dos esqueletos (que fueron bau9zados como La Braña 1 y 2, o más informalmente, por los periodistas locales como Ataúlfo y Wenceslao), dirigida por Julio Manuel Vidal Encinas. Al re9rar los res-­‐
tos del segundo individuo aparecieron numerosos caninos atróficos de ciervo perforados. Estos dientes son un ornamento fpico de los cazadores mesolí9cos, quienes los llevaban cosidos a las ves9mentas. La posterior datación por carbono-­‐14, que dio fechas cercanas a los 7.000 años antes del presente, confir-­‐
mó esta atribución. 123
!
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
124
Figura : Los esqueletos de La Braña 1 (superior) y La Braña 2
(inferior) tal como fueron descubiertos en 2006. Autor de las
fotos: Julio Manuel Vidal Encina.
!
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
!
Monografía 2- 2014
En aquellos momentos las nuevas tecnologías de secuenciación masiva en paralelo (también denomi-­‐
nadas “second genera9on sequencing”) todavía se estaban implementando y con una aproximación clá-­‐
sica basada en la reacción en cadena de la polimerasa (o PCR) solo era posible recuperar pequeños fragmentos del ADN mitocondrial de estos individuos. Exisfan ya algunas secuencias mesolí9cas del cen-­‐
tro y norte de Europa, que mostraban una notable uniformidad gené9ca: todas eran de los linajes mito-­‐
condriales U4 o U5; entre estos úl9mos, muchos tenían sorprendentemente el mismo haplo9po U5b2. Esto indicaba que, con toda probabilidad, los mesolí9cos europeos eran muy uniformes gené9camente, y esto sólo era posible si imaginábamos poblaciones muy móviles a lo largo de una gran área geográfica. En el año 2013 empezamos a probar diversas muestras del individuo de La Braña 1 con la intención de secuenciarlo completamente, y conseguimos localizar una librería genómica, construida a par9r de las raíces dentales del tercer molar superior derecho, que tenía un contenido de ADN cercano al 50%. Es decir, de cada cien secuencias que generábamos con la plataforma de Illumina, cerca de la mitad eran humanas (el resto, como ocurre en todas las muestras an9guas, era mayoritariamente secuencias bacte-­‐
rianas). Esta elevada eficiencia es muy inusual en muestras an9guas de una edad similar (e incluso más recientes), y sólo puede atribuirse a que las excepcionales condiciones del yacimiento, asociadas a la al-­‐
tura, la estabilidad térmica y la baja temperatura, han contribuido a conservar el material gené9co en-­‐
dógeno. Después de varias reacciones de secuenciación con la plataforma Illumina conseguimos recupe-­‐
rar el genoma con una cobertura de 3,4x. Es una cobertura baja pero suficiente para llevar a cabo diver-­‐
sos 9pos de análisis evolu9vos. Empezamos mirando un listado de genes que habían sido descritos como el producto de selección reciente en europeos actuales. Nuestra intención era ver si el individuo de La Braña tenía los alelos an-­‐
cestrales (es decir, idén9cos a las poblaciones africanas) o los derivados (idén9cos a los europeos). Entre estos úl9mos, sorprendentemente, aparecían diversos genes del sistema inmunitario que se habían aso-­‐
ciado con resistencia a patógenos. Claramente, gran parte de los desabos inmunológicos que habían modelado el genoma de los europeos actuales eran anteriores a la llegada del neolí9co. Esto significaba también que si estamos interesados en estudiar los cambios adapta9vos producidos por la transmisión de patógenos desde los animales domes9cados a los humanos, debemos de buscarlos entre aquellos genes alelos ancestrales presentes en las muestras de La Breña. Entre este 9po de genes con el alelo ancestral en La Braña aparecían, sorprendentemente, los dos genes (SLC45A2 y SLC24A5) que 9enen un papel esencial en la pigmentación clara de los europeos. Las variantes derivadas estan esencialmente fijadas en los europeos actuales . Ampliamos la lista a otros ge-­‐
nes de pigmentación que intervienen en el cabello y de forma minoritaria en la piel y descubrimos que este individuo mesolí9co seguía presentando en muchos de ellos las variantes africanas. Con toda pro-­‐
babilidad, y en contra de lo que se creía hasta el momento, la pigmentación clara todavía no exisfa o no se había generalizado en el mesolí9co. Las sorpresas no habían terminado allí: descubrimos que al mis-­‐
mo 9empo La Braña poseía las variantes gené9cas en los genes HERC2/OCA2 que en los humanos actua-­‐
les producen los ojos azules. Es decir, nuestro individuo tenía la piel oscura y los ojos azu-­‐
les, en un background gené9co que por otra parte era inequívocamente europeo (en rigor, más cercano a los norte-­‐europeos que a cualquier otra población actual). No es posible saber el grado exacto del tono de la piel, pero claramente tenía que ser más oscuro que los europeos actuales pero quizás no tan oscuro como los africanos sud-­‐
saharianos. En todo caso, se trata de un feno9po que ya no existe en las poblaciones europeas actuales. Los resultados del análisis de este primer genoma mesolí9co podrán confirmarse con la secuenciación de más muestras en el futuro, pero ahora mismo ofrecen una idea de la potencialidad que 9enen los estudios paleogenómicos para reconstruir los procesos migratorios y adapta9vos de las poblaciones humanas, incluyendo la euro-­‐
pea. 125
!
Bibliografía para saber más:
Olalde, I., Allentoft, ME., Sánchez-Quinto, F., Santpere, G., Chiang, CWK., DeGiorgio, M., Prado-Martínez J Rodríguez, JA., Rasmussen S., Quilez, J.,
Ramírez, O., Marigorta, U.M., Fernández, M., Prada, ME., Vidal Encinas, JM., Nielsen, R., Netea, MG, Novembre, J., Sturm, RA., Sabeti, P., MarquèsBonet, T., Navarro, A., Willerslev, E., Lalueza-Fox, C. (2014). Derived Immune and Ancestral Pigmentation Alleles in a 7,000-Year-old Mesolithic
European. Nature. Doi:10.1038/nature12960
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
126
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
Cáncer, genes y genomas
Carlos López-Otín
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina
Instituto Universitario de Oncología, Universidad de Oviedo, 33006-Oviedo
[email protected]
El cáncer es una
enfermedad cuya
capacidad para
hacernos sentir
vulnerables parece
aumentar cada día.
Las previsiones de
la Organización
Mundial de la Salud para el año
2020 hablan de 16
millones de nuevos diagnósticos y
10 millones de víctimas mortales. Sin
embargo, pese a estos números abrumadores que casi asemejan el cáncer a una epidemia moderna, no estamos ante una patología reciente, basta recordar su origen para
convencernos de ello. En efecto, tras la formación de las primeras células hace más de
tres mil millones de años, la vida en nuestro
planeta transcurrió en un ámbito exclusivamente unicelular. Milenio tras milenio, la
vida unicelular dominó la Tierra hasta que
hace unos 800 millones de años, una de estas células primigenias compartió con éxito
su vida con otras semejantes, iniciando el
proceso que las condujo a construir organismos multicelulares. Fue también en ese
momento cuando comenzaron a gestarse las
primeras vías que más tarde conducirían al
cáncer.
!!
!El origen del cáncer
!La adquisición de la pluricelularidad fue
un indudable logro evolutivo al que debemos nuestra propia vida. Sin embargo, el
proceso de generación de seres pluricelulares dejó necesariamente algunas deficiencias
moleculares que nos proporcionaron ventajas evolutivas, pero que simultáneamente
nos abocaron a la posibilidad de desarrollar
procesos tumorales. El cáncer surge cuando
una sola de los billones de células que cons-
truyen nuestro cuerpo se transforma, pierde
su sentido altruista y se multiplica sin control
intentando destruir al organismo al que hasta entonces contribuyó a modelar. Entre las
deficiencias mecanísticas intrínsecas a nuestra propia naturaleza pluricelular podemos
señalar la falta de fidelidad en los mecanismos de replicación y reparación del ADN, la
existencia de una compleja red de señalización inter- e intracelular susceptible de sufrir
múltiples alteraciones y el mantenimiento
en nuestros órganos y tejidos de un cierto
número de células -incluyendo las células
madre adultas- con gran potencial proliferativo o invasivo. Estas células son necesarias
para afrontar procesos fisiológicos fundamentales como el desarrollo embrionario y
además, participan activamente en el mantenimiento y defensa del organismo. La pérdida de los controles que permiten que la
función de estas células se mantenga siempre en unos límites apropiados, conlleva la
adquisición de las propiedades mitogénicas
e invasivas características de las células
transformadas que conforman los tumores
malignos.
!Afortunadamente, nuestro progreso evo-
127
lutivo también nos ha proporcionado una
serie de mecanismos biológicos para tratar
de minimizar el potencial tumoral derivado
de estas deficiencias surgidas de la pluricelularidad. Entre ellos podemos citar la capacidad replicativa finita de las células, la cuantiosa inversión en sistemas de reparación del
daño genético, los programas de apoptosis o
la eficacia de nuestro sistema inmune antitumoral. Pese a ello, es una realidad el hecho
de que los organismos pluricelulares
desarrollan tumores malignos, y en el caso
de nuestra especie, con una frecuencia que
ha venido aumentando en las últimas décadas. ¿Por qué sucede esto? Muy probablemente porque hemos ido adquiriendo una
gran capacidad de interferir con nuestra
propia naturaleza biológica a través de cambios en la dieta, exposición a agentes cancerígenos, o simplemente, por un incremento
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
notable en la esperanza de vida en buena
parte de las sociedades actuales.
!En suma, el cáncer es un proceso muy an-
128
tiguo que surge como consecuencia inevitable de nuestra propia evolución. Aunque
sólo podemos aventurar los mecanismos
moleculares que generaron los primeros tumores, parece claro que el cáncer nos ha
acompañado desde el principio de nuestra
historia como especie. Más aún, los paleopatólogos han encontrado indicios de tumores
óseos malignos en vértebras de dinosaurios
del periodo Mesozoico, avalando la idea de
la antigüedad de los procesos tumorales.
También desde el principio, la búsqueda de
soluciones frente al problema del cáncer ha
sido amplia y diversa. Así, la cirugía, y después la quimioterapia y la radioterapia, aportaron respuestas precisas y evitaron que las
palabras cáncer y muerte fuesen términos
inseparables dentro de la misma ecuación,
de forma que hoy muchos tumores malignos
pueden curarse. Las últimas estadísticas indican que más del 50% de los pacientes con
cáncer sobreviven a la enfermedad. Sin embargo, todos tenemos la triste certeza de
que la curación de otros tumores nos obliga
necesariamente a la exploración de soluciones adicionales.
!!
!Cáncer y Biología Molecular
!Hace poco más de tres décadas, destaca-
dos científicos intuyeron que la Biología Molecular también podía aportar nuevas respuestas al problema del cáncer. En efecto,
los avances en esta disciplina han contribuido a desvelar secretos importantes de los
procesos tumorales y nos han mostrado que,
esencialmente, el cáncer es el resultado de la
acumulación de daño genético o epigenético en oncogenes, genes supresores y genes
de mantenimiento de la integridad del ADN.
También hemos aprendido que este daño se
hereda de nuestros progenitores en un pequeño porcentaje de casos, pero que en la
mayoría de las ocasiones se adquiere a lo
largo de la vida por agresiones externas
como las radiaciones solares, el tabaco, algunos virus, o simplemente por azar. Además, varias décadas de investigación molecular en Biología tumoral nos han enseñado
que, tras la impresionante variabilidad clínica
y biológica de los tumores malignos, hay una
serie de características bioquímicas adquiriVol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
das por las células transformadas y compartidas por la mayoría de los tumores. Entre
ellas podemos citar la adquisición de mecanismos autónomos de proliferación, la insensibilidad a las señales de inhibición del
crecimiento celular, la generación de estrategias de resistencia a la apoptosis, la reprogramación metabólica, la deficiente o exagerada respuesta inmune a las células tumorales, la superación de la barrera de la mortalidad por reactivación de la telomerasa, el
desarrollo de programas de angiogénesis
que aporten el oxígeno y los nutrientes requeridos para la progresión tumoral y finalmente, la adquisición de una capacidad letal
de invadir otros territorios corporales y generar metástasis. En efecto, una vez que las células tumorales alcanzan el torrente sanguíneo y se extienden por el cuerpo, la progresión tumoral se torna prácticamente irreversible.
!Tras esta información biológica básica so-
bre los mecanismos de progresión del cáncer, subyace el deseo de encontrar respuestas clínicas para tratar aquellos tumores para
los que la Medicina todavía no ha encontrado respuestas. La resolución de la estructura
tridimensional de las distintas proteínas asociadas al cáncer, la exploración de estrategias de letalidad sintética para diseñar terapias combinadas, el diseño de chips genéticos que permiten el análisis global de los
cambios en la actividad génica durante la
progresión de la enfermedad y la creación
de animales transgénicos humanizados en
los que se pueden examinar los mecanismos
de desarrollo del cáncer y los efectos de
nuevos fármacos antitumorales, constituyen
aspectos que han dirigido muchos estudios
recientes en el campo de la investigación
oncológica. Sin embargo, la extraordinaria
complejidad del cáncer nos obliga a ampliar
nuestra mirada científica más allá de todas
las aproximaciones actuales. En este sentido,
el nuevo proyecto de los genomas del cáncer, constituye un
hito fundamental
en la investigación
oncológica. El proyecto pretende
determinar la secuencia completa
de nucleótidos de
al menos 500 genomas tumorales
de pacientes con
cada uno de los
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
tipos de cáncer más frecuentes, incluyendo
enfermos con leucemia linfática crónica que
es el proyecto que se está realizando en España bajo la dirección del Dr. E. Campo en el
Hospital Clínico de Barcelona y de nuestro
propio grupo en la Universidad de Oviedo.
!!
!
El paisaje genético de la leucemia linfática crónica
!La leucemia linfática crónica (LLC) es el
tipo de neoplasia hematológica más frecuente en adultos y provoca la acumulación
de linfocitos B en la sangre, la médula ósea,
los nódulos linfáticos y el bazo. Los avances
en el conocimiento de la biología molecular
del cáncer durante las últimas décadas han
permitido determinar que se trata de una
enfermedad producida por la acumulación
de daños genéticos en las células normales,
pero hasta ahora la identificación de dichos
cambios era un proceso lento y laborioso.
Sin embargo, gracias a las nuevas tecnologías de secuenciación de ácidos nucleicos
este proceso se ha acelerado de manera extraordinaria y nos ha permitido determinar la
secuencia completa del genoma de las células tumorales de diversos pacientes con LLC
y su comparación con la secuencia del genoma de las células sanas de los mismos individuos. Esta aproximación nos ha permitido comprobar que cada tumor ha sufrido
más de mil mutaciones en su genoma. El
posterior análisis de los genes mutados en
un grupo de más de 300 pacientes con LLC
nos ha llevado a identificar la existencia de
varias mutaciones recurrentes, de forma que
los mismos genes se encuentran dañados en
distintos pacientes. Además, en algunos casos se han detectado exactamente las mismas mutaciones en pacientes distintos, lo
cual es realmente extraordinario si recordamos que nuestro genoma posee 3.000 millones de nucleótidos y cualquiera
de ellos podría ser
susceptible de ser
dañado. Entre los
genes recurrentemente mutados
hemos identificado los denominados NOTCH1, SF3B1, POT1, MYD88,
XPO1 y SI, alguno
Monografía 2- 2014
de los cuales no se habían encontrado alterados previamente en ningún tipo de cáncer,
avalando así la relevancia de estas nuevas
estrategias genómicas no dirigidas por hipótesis pero capaces de generarlas una vez
analizados cuidadosamente los múltiples
datos generados. Además, es importante
resaltar que estudios paralelos nos han permitido definir las alteraciones epigenéticas
más significativas de los pacientes con LLC,
destacando fundamentalmente el hallazgo
de la existencia de una reprogramación epigenética masiva en las células tumorales de
estos enfermos que conduce a una hipometilación general en regiones no-promotoras
de numerosos genes.
!Finalmente,
y pese al escaso tiempo
transcurrido desde el inicio de este proyecto,
debemos enfatizar que ya han comenzado a
vislumbrarse sus importantes aplicaciones
clínicas. Así, los resultados del proyecto genoma LLC, sumados a los de proyectos equivalentes sobre otros tumores, han permitido
abrir una nueva vía hacia la identificación de
los genes mutantes a los que los tumores se
vuelven adictos, los cuales se están convirtiendo así en dianas preferentes de intervención terapéutica. Además, se han podido
descubrir nuevos procesos, nuevos mecanismos y nuevas interacciones génicas que
probablemente conducirán a nuevos tratamientos cuyas raíces surgirán de este viaje
de exploración científica al minúsculo mundo nuclear en el que habitan los genomas.
La investigación del cáncer entra así en una
nueva era que promete la adquisición de un
nuevo y profundo nivel de conocimiento
científico pero que no oculta el largo camino
que todavía debe recorrerse. Por ello, hay
que entender que el desciframiento del genoma de los tumores malignos no va a representar la curación rápida y definitiva de
todos los tipos de cáncer que hoy nos afectan, sino la posibilidad de ofrecer a los oncólogos toda la información biológica y molecular posible acerca de cada tumor, que facilite la futura instauración de los tratamientos
más adecuados para cada paciente. Para lograr este objetivo todavía deberán superarse
una serie de barreras científicas, técnicas y
económicas que limitan las posibilidades
actuales de estos proyectos. Además, esta
mirada genómica global a la biografía del
cáncer deberá completarse con complejos
estudios funcionales que permitan definir
cuáles son las mutaciones impulsoras o conductoras de la transformación maligna y cuáVol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
129
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
les son las denominadas pasajeras que actúan únicamente como meras acompañantes del proceso tumoral. En cualquier caso, y
pese a estas incertidumbres que no son
nunca ajenas al avance de la Ciencia, esperamos que el enorme progreso que se pretende alcanzar a través del estudio de los
genomas del cáncer, llegue a ofrecer nuevas
!
respuestas a las numerosas cuestiones todavía abiertas en torno a una enfermedad que
hace sentir muy de cerca la vulnerabilidad
humana, pero que puede abordarse con una
nueva perspectiva en esta fascinante era genómica que hemos comenzado a vivir.
!!
130
Lecturas recomendadas para saber más:
Kulis M et al “Epigenetic analysis detects widespread gene-body DNA hypomethylation in chronic lymphocytic
leukemia” Nature Genetics 44: 1236-1242 (2012)
Puente XS and López-Otín C “The evolutionary biography of chronic lymphocytic leukemia” Nature Genetics 44:
1236-1242 (2012)
Puente XS et al "Whole-genome sequencing identifies recurrent mutations in chronic lymphocytic leukemia”
Nature 475: 101-105 (2011)
Quesada V et al “Exome sequencing identifies recurrent mutations of the splicing factor SF3B1 gene in chronic
lymphocytic leukemia” Nature Genetics 44: 47-52 (2012)
Ramsay AJ, Quesada V, Foronda M, Conde L, Martínez-Trillos A, Villamor D, Rodríguez D, Kwarciak A, Garabaya C,
Gallardo M, López-Guerra M, López-Guillermo A, Puente XS, Blasco MA, Campo E, and López-Otín C. “POT1 mutations cause telomere dysfunction in chronic lymphocytic leukemia” Nature Genetics 45: 526-530 (2013)
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2-2014
!
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Pere Puigdomènech i Rosell
Centre de Recerca en Agrigenómica (CRAG), CSIC-IRTA-UAB-UB
Campus de la Universidad Autónoma de Barcelona, 08193 Bellaterra
[email protected]
Desde que Mendel formuló sus leyes en 1865 sabemos que la información que se
transmite de padres a hijos, que nos hace iguales entre los individuos de una especie
y que también nos hace diferentes unos de otros puede analizarse con unas leyes
sencillas. Desde principios del siglo XX llamamos genes a las unidades de información
hereditaria. Desde justo después de la Segunda Guerra Mundial sabemos que los genes están escritos
en el DNA y en su famosa doble hélice. Desde principios de los 70 sabemos aislar los genes, amplificarlos y modificarlos. Todo este proceso nos ha permitido acumular una cantidad de información muy
precisa sobre qué son los genes, cuántos tenemos, cómo expresan su información para convertirla en
aquello que da lugar a un organismo vivo y por qué a veces no funcionan y producen enfermedades.
Hasta hace pocos años íbamos conociendo gen a gen, descubriendo su estructura y cómo interviene
en el funcionamiento de un ser vivo. Era cómo entrar en una mina con una luz muy fina, descubrir una
piedra preciosa y admirarla con detalle. Pero ahora ha ocurrido que hemos desarrollado posibilidades
para observar todos los genes de prácticamente cualquier organismo. Es como entrar en esta mina y
encender una luz que la ilumina toda entera. El resplandor es extraordinario, pero ahora nuestro trabajo es entender este conjunto y utilizarlo en beneficio de todos.
El desarrollo de los proyectos genoma ha seguido el desarrollo de las tecnologías de secuenciación
de los ácidos nucleicos. Desde que se supo que la información genética estaba escrita en las cuatro
letras que representan los componentes del DNA, el interés por conocer la secuencia de éste fue creciendo. La secuencia es el listado de los cuatro componentes del DNA (A, C, T y G) que de forma ordenada y lineal almacenan lo que define los genes de cualquier organismo. En la década de los 80 las
técnicas de secuenciación fueron haciéndose más sencillas hasta automatizarse. En los 90 ya se conoció la secuencia de un virus y se planteó la secuencia, primero de una bacteria y más tarde de la levadura, que se publicó en 1996. Pronto se emprendió la secuenciación del genoma de un vegetal, la
planta modelo Arabidopsis thaliana y del genoma humano, proyectos que en su momento habían parecido inabordables. Siguieron los genomas de las especies animales y vegetales de mayor interés. Es
en este entorno que se planteó abordar el proyecto de secuenciar el genoma del melón, el primer
proyecto de esta naturaleza que se ha llevado a cabo en España.
Las razones para plantearse secuenciar el genoma del melón son múltiples y se basan en cuestiones de índole científica, económica y técnica. El melón es una especie que ha sido estudiada desde el
punto de vista genético incluso antes de Mendel. En las Cucurbitáceas se definieron algunos de los
conceptos clave para la Genética gracias a la variabilidad que se observa en estas especies. Existe una
buena información sobre las bases genética de caracteres interesantes y se habían desarrollado ya
herramientas útiles como un mapa genético. Pero además el melón es un cultivo importante en el
mundo y en España. Las Cucurbitáceas (melón, sandía, pepino, calabazas) son el segundo grupo de
especies hortícolas en importancia tras las Solanáceas (tomate, pimiento, berenjena, además de la patata). España es el quinto productor mundial de melón y el primer exportador. Su semilla es híbrida y
tiene un alto valor comercial, por tanto el interés industrial en la especies es alto. Finalmente se sabía
que es un genoma de tamaño medio (unas 450 megabases) y por tanto abordable con las técnicas de
que se disponía en aquel momento. El proyecto se emprendió en el marco de una iniciativa que coordinó y financió en casi un 50% la Fundación Genoma, el resto de financiación la aportaron cinco Comunidades Autónomas (Andalucía, Castilla-la Mancha, Cataluña, Madrid y Murcia) y cinco empresas
(Semillas Fitó, Syngenta, Sistemas Genómicos, Savia Biotech y Roche). Lo realizaron 14 grupos de investigación de distintos centros y universidades españolas con el apoyo inicial de grupos americanos que
aportaron tecnología no publicada en el tratamiento de secuencias.
La tecnología que se utilizó en la secuenciación del genoma del melón está basada en el uso de las
nuevas técnicas de secuenciación masiva. En éstas se producen centenares de miles o millones de secuencias relativamente cortas y el trabajo consiste en ensamblar el conjunto del genoma. Para ayudar
el trabajo se decidió utilizar una variedad denominada diplohaploide que no contiene las variaciones
genéticas que se producen en los cruces entre dos progenitores.
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MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
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El uso de las técnicas de secuenciación masiva permite conseguir el resultado de forma mucho más
rápida y más económica, por lo que el resultado final se consiguió publicar dentro de la duración del
proyecto y además de la secuencia de referencia se obtuvieron otras seis secuencias de variedades
distintas, lo cual permite explorar la variabilidad que existe en la especie.
Una vez se obtiene la secuencia de un genoma termina una etapa del trabajo de secuenciación
propiamente dicho pero comienza el trabajo para extraer la información que interesa. De hecho estos
proyectos tienen como objetivo construir una base datos de la que extraer la información que queramos para la investigación biológica o para la mejora de la especie. En primer lugar hay que encontrar
los genes que se hallan en la secuencia. Para ello hay programas informáticos que predicen donde hay
un gen y si se conocen genes parecidos en otras especies. En el caso del melón se han encontrado
unos 26000 genes, un número muy parecido a otras especies de plantas y similar también al número
de genes que tiene el genoma de la especie humana. Este bajo número de genes en especies complejas como la nuestra es una de las sorpresas que han dado estos proyectos. En las bases de datos se
presentan los genes predichos y se anotan con la información que esté disponible de ellos. En realidad
éste es un trabajo que tiene que ir rehaciéndose ya que la calidad de las secuencias puede siempre
mejorar y la información que se dispone de los genes va creciendo continuamente.
Desde luego si se hace este trabajo es para sacar partido de él. Un genoma de buena calidad y bien
anotado es útil en muy diferentes direcciones. Desde un punto de vista del conocimiento nos permite,
por ejemplo, comparar genomas entre sí. En el caso de las Cucurbitáceas se dispone ahora de dos genomas completos el del pepino y el del melón. El primero (de 350 Mbases) es más pequeño que el segundo (de 450 Mbases). Su comparación permite observar como se forman los genomas y se expanden por diferentes mecanismos. Si además podemos comparar genomas de variedades dentro de una
misma especie, esto nos permite examinar con detalle como varían las especies casi en tiempo real.
Pero si el estudio de genomas interesa a los científicos también las empresas invierten en ellos y
esto debe ser porque el conocimiento de los genomas les da una ventaja competitiva. La razón de ello
es que la agricultura moderna se basa en variedades que para el agricultor tienen la garantía de que
son resistentes a enfermedades, de que van a producir granos o frutos de las características que esperan los consumidores o de que van a tener los rendimientos adecuados. Estos son caracteres genéticos
más o menos fáciles de interpretar en términos genómicos. Disponer de la secuencia del genoma proporciona unas herramientas que para el productor de semillas permite avanzar en la obtención de
aquellas que el agricultor desea de forma más rápida y dirigida. Esta es la razón del interés industrial
en los genomas de las plantas de mayor cultivo.
En el caso del melón los caracteres que interesan al agricultor son por una parte caracteres de calidad como la forma, el tamaño, los aromas, el sabor, que en general dependen de un número relativamente grande de genes. Pero interesan también los genes de resistencia a enfermedades. El melón
sufre del ataque de virus, hongos o bacterias que es posible evitar si las variedades son resistentes a
ellas. Una de las sorpresas de la secuenciación del genoma del melón es el bajo número de genes de
resistencia comparando con otras especies que pueden tener genomas incluso menores. Ello indica
que estas especies tienen una estrategia específica para defenderse de las enfermedades y del ataque
de los predadores. Es obvio que esta estrategia tiene éxito ya que se trata de especies que han sobrevivido en entornos muy diversos. El genoma de que se dispone permite diseñar experimentos para
analizar estas características.
La era de los genomas nos da una herramienta poderosa par conocer la bases moleculares del funcionamiento de los organismos, incluyéndonos a nosotros mismos. Pero también para conocer las especies en las que basamos nuestra alimentación y para proseguir el proceso de mejora en que se basa
nuestra agricultura. Nuestra sociedad se basa en el cultivo de un reducido grupo de especies que identificamos hace 10000 años y que hemos transformado hasta dar lugar a las especies productivas en
que basamos nuestra alimentación. El conocimiento que nos da la genómica constituye una esperanza de que podamos afrontar los retos complejos como el aumento de la población, el
cambio climático, etc, que se nos van a plantear en los años que se avecinan. Con
esta nueva herramienta podemos abordar la mejora de las especies de las que nos
alimentamos de forma más dirigida y rápida. Por ello un nuevo genoma es una puerta abierta al descubrimiento de las bases de biológicas de los fenómenos que controlan el crecimiento de las especies cultivadas y también al desarrollo de nuevas variedades que respondan a las necesidades de nuestra agricultura.
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Antonio Granell Richart
Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas de Valencia,
Universidad Politécnica de Valencia
[email protected]
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Este creo que ha sido el primer genoma de planta de cultivo en cuya secuenciación
nuestro país ha participado significativamente; ha sido un camino largo y tortuoso, pero
lo importante es que hemos obtenido un recurso importante para la comunidad científica y además
fue portada en la revista “Nature”. Nos comprometimos a participar en el proyecto internacional de
secuenciación del genoma del tomate en el 2003. Siendo España a la sazón el principal exportador
europeo de tomate en fresco era natural pesar en su inclusión. Y también influyó claro, el que relacionado con su importancia estratégica existieran en nuestro país grupos de investigación reconocidos
que utilizaban el tomate como sistema modelo. El proyecto de secuenciación nació tras una reunión
que tuvo lugar en Washington ese mismo año y en la que científicos representantes de una serie de
países consideramos de interés el obtener una secuencia de calidad del genoma del tomate que sirviera como referencia para ésta y otras Solanáceas entre las que se incluyen plantas de claro interés
agrícola como el pimiento, la berenjena, la petunia, etc. Lograrlo se consideraba como fundamental
para entender la diversidad y adaptación de las Solanáceas a ambientes muy diversos que van desde
los desiertos como el Atacama a la pluviselva y del litoral hacia alturas superiores a los 4000 m, y también para entender las bases genéticas de los caracteres de interés agronómico. Todo ello permitiría
mejorar la calidad y tolerancia de los cultivos de Solanáceas en unas condiciones de clima cambiantes.
La secuenciación pues se planteó desde el principio como un proyecto de alto interés científico que
podría tener importante repercusiones económicas y que permitiría acelerar y dirigir los programas de
mejora. A pesar de las reticencias iniciales por parte de algunos socios, se acordó que no solo la secuenciación tenía que ser una tarea consorciada, sino que además la información tenía que ser liberada al dominio público tan pronto como su calidad fuera contrastada. La idea era generar un recurso
que estuviera disponible a toda la comunidad: ese recurso tenía que ser fácilmente accesible, sin restricciones y de alta calidad para ser realmente útil. Para ello se habilitó un portal web donde se iban
depositando las secuencias, y que se iba actualizando y refinando con anotaciones de forma continuada. [http://solgenomics.net/].
La secuenciación se realizó inicialmente utilizando tecnología de Sanger que permitía lecturas largas de alta calidad sobre colecciones de BACs que representaban el genoma del tomate de la variedad
Heinz en fragmentos de unas 130kb. Esta estrategia respondía a que las regiones ricas en genes se localizan, en el caso del tomate, en regiones eucromáticas distales de los cromosomas, las cuales están
bastante delimitadas de las heterocromáticas pericentrométricas, por lo que se propuso secuenciar
solo los BACs que mapeaban en las regiones eucromáticas ricas en genes. El método consistía pues en
identificar para cada cromosoma de los 12 del tomate una serie de BACs distribuidos a lo largo de las
regiones eucromáticas e ir irradiando a partir de esos BACs semillas a los siguientes, basándose en una
serie de técnicas como fingerprints, secuencias de los extremos de BACs, etc, para elegir el BAC contiguo con mínimo solapamiento. Esa forma de hacer las cosas era la clásica en el momento inicial del
proyecto, producía secuencias de alta calidad pera era muy costosa y lenta. Nuestro grupo fue encargado de la secuenciación del cromosoma 9 y nos pusimos a seleccionar, confirmar y secuenciar los
BACs correspondientes a este cromosoma con la participación de una empresa española de secuenciación. Con la incorporación de las nuevas tecnologías de secuenciación masiva 454, Illumina, etc.,
que suponen un abaratamiento en la secuenciación y un incremento en el cantidad de secuencias,
propusimos tomar un cambio de estrategia.
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En 2009 un pequeño consorcio formado por grupos de Holanda, Italia, Francia, EEUU y España decidimos secuenciar no solo las regiones eucromáticas sino todo el genoma utilizando las nuevas tecnología de secuenciación de nueva generación. Nos dividimos las tareas y cada grupo construyó librerías
de DNA de tamaño diferente, desde shotgun de pequeño tamaño hasta librerías de tamaños grandes
para cada una de las tecnología disponibles, 454, Illumina y SOLID. Nuestro grupo se encargó de generar genotecas de 6kb para secuenciación SOLID. Cada una de las genotecas obtenidas por el consorcio
se secuenció hasta que no generaban información nueva y se generaron lecturas con cada una de esas
tecnologías que en global representaban 250 veces el genoma del tomate. Lo importante no era disponer de tal profundidad en la secuencia (en promedio cualquier posición debería de haberse leído
pues 250 veces aunque eso no es estrictamente así), sino que las lecturas de cada tipo de librería llevaba información que facilita el ensamblado, como por ejemplo en algunos casos se obtenían lecturas
apareadas correspondientes a cada uno de los extremos de cada fragmento de DNA del cual teníamos
además información de la distancia entre ellas por el tamaño de la librería. Esa información es relevante ya que permite ensamblar trozos distantes cuyos huecos se irán llenando posteriormente con más
lecturas. La estrategia consistió en unir primero las lecturas largas generadas por 454 y utilizar las lecturas más cortas de Illumina y SOLID para confirmar y verificar la secuencias y su posicionamiento. Dos
grupos fundamentalmente en Holanda y Francia llevaron a cabo el ensamblaje global de las secuencias generadas por los diferentes participantes utilizando los ensambladores Newbler y Cabog respectivamente. El 90 % de los 950 millones de pares de bases (una tercera parte del tamaño del genoma
humano) está representado en la versión actual en aproximadamente 80 contigs de secuencia continua (el ensamblaje optimo sería 24 seudo moléculas correspondientes a los 12 cromosomas con dos
brazos cada uno). La tasa de error es inferior a 1 en 10000 y la mayor parte de la secuencia no ensamblada, como ocurre con otros genomas incluido el humano, el de Arabidopsis o el del arroz corresponde a secuencias altamente repetidas con pocos o ningún gen y por lo tanto en principio no muy interesante. Para que la secuencia del genoma sea útil, es necesario alinearlas con los mapas físico y genéticos y nuestro grupo del IBMCP en colaboración con el de la ISHM y otros grupos en EEUU y Italia contribuimos a ello desde nuestra experiencia con poblaciones de líneas consanguíneas y de introgresión
que teníamos ampliamente genotipadas. Esto junto con localización in situ mediante FISH permitió
confirmar y orientar algunos ensamblajes dudosos. La secuencia del genoma es poco útil sin una anotación adecuada que indique donde se localizan los genes, si hay indicaciones que se expresen y donde, etc. y eso fue la tarea de entre otros grupos españoles especializados localizados en el CRG y en los
centros de análisis genómico y de supercomputación de Barcelona.
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A grandes rasgos la secuencia del tomate y su comparación con otros genomas secuenciados incluido uva ha permitido averiguar que el tomate ha sufrido varios eventos de triplicación y que durante el
tiempo evolutivo algunos de los genes han sido seleccionados y adaptados para dotar al fruto de algunas de sus características como maduración controlada por etileno, su regulación por la luz y la
acumulación de carotenoides en el fruto. De forma similar la comparación del tomate con su pariente
silvestre más próximo, ha permitido averiguar que hay varios centenares de genes que producirían
proteínas truncadas, seguramente no viables y que seguramente son responsables de parte de los
cambios fenotípicos que se observan entre el tomate cultivado y los de S pimpinellifolium. La información de la secuencia y la anotación así como un “buscador” dotado de diferentes herramientas de búsqueda están disponibles de forma libre y sin ataduras para la comunidad científica internacional a través del portal antes indicado.
Un aspecto a destacar es que fruto de este consorcio formado alrededor de la secuenciación se organizan anualmente reuniones de la comunidad de solanceas (SOL meetings), se han implementado
plataformas de genotipado y analisis de expresión génica y se ha facilitado la formulación de proyectos de secuenciación de otras especies relacionadas de interés, incluida la secuenciación de numerosas otras solanaceas SOL 100, o 100 variedades para 100 cultivos. Todos estos proyectos y otros que se
están planteando nos permitirán reconstruir el proceso de domesticación e identificar de forma más
eficiente las bases genéticas de los caracteres de interés. En ese sentido la obtención de la secuencia
ha facilitado en este ultimo año la identificación de una serie de mutaciones que afectan la calidad
como por ejemplo la mutación “y” que produce mutantes de fruto rosa muy apreciados en el mercado
asiático y del “uniform fruit ripening” o “u” que afecta la calidad del fruto.
Estos y otros avances recientes están demostrando que el esfuerzo conjunto realizado es útil a la comunidad científica y es de esperar que aumente la precisión y acelere el
ritmo de producción de nuevas variedades de mayor calidad y mejor adaptadas a las
condiciones de cultivo y que satisfagan las necesidades de consumidores y productores.
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145.1-&'
José A. Godoy
Estación Biológica Doñana, CSIC. C/ Américo Vespucio, s/n. 41092 Sevilla
[email protected]
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MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
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Monografía 2-2014
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Juan Pascual Anaya
Investigador científico contratado. Laboratory for Evolutionary Morphology,
RIKEN Center for Developmental Biology.
Minatojima-minami, 3-2-2, 650-0047
Kobe, Japan
[email protected]
En el año 2010, justo acabada la tesis doctoral en la Universitat de Barcelona (a la que me mudé tras
licenciarme en Biología por la Universidad de Málaga), empecé mi estancia post-doctoral en el Centro
de Biología del Desarrollo del RIKEN, en el laboratorio del Dr. Shigeru Kuratani, probablemente el investigador más destacado de la última década en Japón en el campo de la evolución del desarrollo, y
uno de los más importantes del mundo en el campo de la embriología comparada.
El laboratorio del Dr. Kuratani estudia los cambios morfológicos que se han producido durante la
evolución de los vertebrados, prestando especial atención a aquellas innovaciones que suponen unos
cambios drásticos en el bauplan de estos. Por ejemplo, la aparición de la mandíbula, el origen de la
cabeza (y al mismo tiempo estructuras clave relacionadas como la cadera anterior y el cuello) y, sobre
todo, el origen del caparazón de la tortuga han sido algunos de los ejemplos estudiados en profundidad en su laboratorio.
Como es bien sabido, la evolución consiste en descendencia con modificación, lo cual implica un
hecho muy importante en el marco evolutivo: que todo lo nuevo deriva de algo viejo. Sin embargo,
esto no está tan claro para ciertas estructuras, las que se denominan innovaciones verdaderas; es decir, que no aparecen claramente a partir de la modificación de una estructura que estaba presente anteriormente. Una de estas estructuras es el caparazón de la tortuga.
En el año 2005, el laboratorio del Dr. Kuratani publicó un trabajo sobre genes que se expresan específicamente en la cresta ectodérmica del caparazón (CR, del inglés carapacial ridge), la estructura
embrionaria que derivará en el caparazón, descubriendo la implicación de genes clave como LEF1, un
factor de transcripción que se activa al final de la vía de señalización de WNT [1]. La expresión de estos
genes, junto con la similitud histológica entre la CR y la cresta apical ectodérmica de los primordios de
las extremidades llevaron a pensar que el origen de la CR se encuentra asociado a la co-opción de redes génicas ya establecidas en el desarrollo de las extremidades [2]. Sin embargo, este trabajo estaba
limitado a la poca cantidad de información genética que se tenía entonces sobre las tortugas. Y este
fue el principal motivo que llevó al grupo a plantearse un proyecto de secuenciación de genoma, bajo
la coordinación del Dr. Naoki Irie, de la tortuga china de caparazón blando (Pelodiscus sinensis), modelo con el que trabajamos. El trabajo ha sido recientemente publicado en Nature Genetics, y es de acceso libre [3], y en los siguientes párrafos explicaré brevemente la historia del proyecto, los resultados
más importantes y, sobre todo, mi participación científica en él.
En el año 2010 el proyecto empezó mediante la concesión de financiación para su realización por
parte del gobierno japonés. Tras varios contactos con algunos proveedores, llegamos a la conclusión
de que aunque las nuevas técnicas de secuenciación han abaratado mucho los proyectos de genómica, el presupuesto no llegaba para hacer todo lo que queríamos solos. Así pues, en enero de 2011 fuimos a la XIX conferencia internacional “Plant and Animal Genome” en San Diego, California (EEUU). Y
fue allí donde entablamos los contactos para asociarnos al Beijing Genome Institute (BGI) de China y al
Instituto Europeo de Bioinformática (EBI, de sus siglas en inglés). El enorme esfuerzo que supone la secuenciación de un genoma de novo (no la secuenciación de genomas de individuos para los que existe
ya un genoma de referencia, como el caso del ser humano), no sólo económico, sino de recursos humanos, hizo que el número de instituciones participantes aumentara durante los siguientes seis meses, englobando finalmente a nueve centros de investigación en total.
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Además, dentro del BGI ya había otro grupo que había empezado a secuenciar el genoma de la tortuga verde marina (Chelonia mydas) y decidimos unir esfuerzos con el objetivo de presentar un trabajo
más completo con dos genomas que diera ideas sobre el grupo de las tortugas en general y no solo
sobre una especie en particular. Queda de manifiesto por tanto la importancia de establecer fructíferas
colaboraciones para la realización de proyectos de esta envergadura.
Así pues, el trabajo a realizar quedó repartido principalmente entre el RIKEN, el BGI y el EBI de la
siguiente manera: el BGI se encargaría de la secuenciación y ensamblaje del genoma, así como de la
realización de una anotación (descripción estructural del genoma: coordenadas génicas de los diferentes elementos génicos: genes, elementos repetitivos, RNAs no codificantes, etc…) preliminar; el EBI se
encargaría de la realización de una página web donde se daría un soporte gráfico para análisis así
como de una anotación más profunda utilizando RNA-seq (secuencias de RNA producidas mediante
técnicas de última generación de secuenciación a partir del RNA mensajero que producen millones de
“lecturas” que luego se alinean frente al genoma para establecer así el origen genómico de los tránscritos); y en el RIKEN nos encargaríamos de un análisis funcional del genoma.
Entre los diferentes análisis a realizar, el más importante era aprovechar la ingente cantidad de información que puede proporcionar un genoma para establecer definitivamente la posición filogenética de las tortugas, posición que siempre ha sido dudosa usando tanto datos morfológicos como moleculares. Las tortugas han sido clasificadas como (i) una rama temprana de los reptiles (anápsidos) colocándolos a la base de los diápsidos, (ii) como grupo hermano de arcosaurios (cocodrilos y aves) o (iii)
como grupo hermano de lepidosaurios (lagartos, serpientes y tuataras), y no sólo basándose en aspectos morfológicos, sino también moleculares (genes que codifican para proteínas, microRNAs o incluso
elementos no codificantes conservados). En nuestro caso usamos la secuencia encadenada de 1113
genes de las dos tortugas estudiadas así como de otros diez genomas de vertebrados secuenciados
(pollo, diamante mandarín, cocodrilo marino, aligátor americano, lagarto anoles, perro, humano, ornitorrinco, la rana Xenopus tropicalis y el medaka común). Los diferentes análisis filogenéticos usando
este set de datos, el mayor hasta la fecha, emplazan inequívocamente a las tortugas como grupo hermano de arcosaurios (Figura 1). El tiempo de divergencia estimado para las tortugas, ajustado mediante el uso de fósiles, es de aproximadamente 260 millones de año. Este periodo coincide con el final del
Pérmico y el inicio del Triásico, momento que en el que se produce una gran extinción y que podría
estar asociado con la aparición y éxito posterior de las tortugas.
"
Figura 1: Posición filogenética y tiempo de divergencia de las tortugas respecto a otros
vertebrados, usando la secuencia encadenada de 1113 genes. Imagen cedida por el
Dr. Naoki Irie, coordinador del proyecto.
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Monografía 2-2014
Como objetivos del proyecto se encontraban además identificar rasgos genómicos específicos de
las tortugas, por un lado, e intentar aprovechar la excelente herramienta que supone un genoma para
identificar elementos moleculares del desarrollo embrionario específicos para la tortuga. Respecto al
primer objetivo, es reseñable la expansión de genes que codifican para receptores de odorantes que
ha ocurrido en tortugas, especialmente en P. sinensis que llega hasta niveles similares o incluso superiores a los de mamíferos. Esta expansión es específica e independiente de tortugas (sobre todo de
receptores tipo α) y queda mejor reflejado en el gráfico de la figura 2.
"
"
141
Figura 2: Gráfico que muestra la expansión de los genes que codifican para los receptores
de odorantes en diferentes genomas de vertebrados. En azul, receptores tipo ; en verde,
receptores tipo ; en rojo, receptores tipo . Imagen cedida por el Dr. Naoki Irie,
coordinador del proyecto
"
!!
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MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
142
En el segundo objetivo es donde se enmarcó mi función dentro del proyecto. Mi participación se
basó en identificar los aspectos moleculares relacionados con el desarrollo del caparazón. Como he
explicado antes, en un trabajo anterior se había identificado un posible papel de la vía de señalización
WNT en el desarrollo del caparazón, pero sin embargo no se había identificado hasta la fecha la expresión asociada de ningún ligando WNT. Así pues, decidí buscar todos los genes que codifican para ligandos WNT en el genoma de las tortugas, y analizar su expresión durante el desarrollo. En total pude
anotar 20 genes que codifican para WNT, incluyendo WNT10B, que parece haberse perdido en el linaje
de las aves, y WNT11B, perdido en mamíferos. Tras analizar la expresión de los 20 genes, observamos
que WNT5A era el único expresado en la CR. Sorprendentemente, WNT5A también se encuentra activo
en el desarrollo de las extremidades, lo que da fuerza a las hipótesis anteriores que sugieren una coopción de las redes génicas de las extremidades a la CR. Por otro lado, decidí también investigar el papel de un tipo de moléculas cuyo rol en el desarrollo embrionario es aún bastante desconocido: los
microRNAs. Los microRNAs son unas moléculas de RNA pequeñas, de entre 21-23 nucleótidos que regulan la traducción de los genes a proteínas mediante mecanismos de represión en los que no entraré
en detalle. Se separó la fase de RNAs pequeños de una extracción de RNAs de tres tejidos diferentes (la
CR, las extremidades y la pared lateral del cuerpo) de embriones en el estadio en el que la CR empieza
a desarrollarse. Luego, esta fase de RNAs pequeños fue secuenciada masivamente por técnicas de
small RNA-seq (igual al RNA-seq, pero con las moléculas pequeñas), y por último, mediantes técnicas de
bioinformática pude predecir, usando los resultados del small RNA-seq y el genoma, microRNAs que
posiblemente están expresados en estos tejidos. Finalmente, comparando la presencia o ausencia de
microRNAs entre los tres tejidos, se pueden identificar microRNAs específicamente detectados en un
tejido y no en los demás. En total, pude identificar la presencia de 212 microRNAs específicos de la CR,
y que podrían tener algún papel en su desarrollo.
"
En conclusión, lo que es más valioso de este trabajo es la obtención de unas herramientas tan importantes como los genomas de dos tortugas: una muy utilizada en estudios de desarrollo, P. sinensis, y
la otra que es primordial en programas de conservación de la bioesfera, como es la tortuga verde marina, C. mydas, en peligro de extinción. Aunque en nuestro trabajo ya presentamos algunos resultados
sorprendentes y que podrían estar relacionados con algunos de los rasgos más llamativos de las tortugas como el caparazón, estoy seguro que los resultados más importantes en el campo están aún por
llegar y en ellos la utilización de estos genomas jugarán un papel fundamental.
"
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"
Bibliografía citada:
1. Kuraku S, Usuda R, & Kuratani S (2005) Comprehensive survey of carapacial ridge-specific genes in turtle implies co-option of
some regulatory genes in carapace evolution. Evolution & Development 7(1):3-17.
2. Burke A (1989) Development of the turtle carapace: implications for the evolution of a novel bauplan. J Morphol 199:363-378.
3. Wang Z, et al. (2013) The draft genomes of soft-shell turtle and green sea turtle yield insights into the development and evolution
of the turtle-specific body plan. Nature Genetics.
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Monografía 2-2014
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Enrique Viguera Mínguez
Profesor Titular del Área de Genética, Departamento de Biología Celular, Genética y Fisiología. Universidad de Málaga
[email protected]
En mayo de 2001, tras cerca de cinco años de estancia postdoctoral en París estudiando mecanismos básicos de replicación y recombinación en bacterias, me incorporé a
un atractivo proyecto: se empezaban a poner los cimientos del Centro de Astrobiología
(CAB), un centro mixto del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial (INTA) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), asociado al NASA Astrobiology Institute [NAI]. Liderado por el visionario Dr. Juan Pérez-Mercader, el CAB iba a estar dedicado al estudio del origen y evolución de la vida con un claro enfoque transdisciplinar en el
que trabajarían juntos biólogos, químicos, geólogos astrofísicos, informáticos e ingenieros. Embarcarse en un proyecto nuevo con tales objetivos, con investigadores en plena
ebullición de ideas resultaba lo suficientemente atractivo como para decidir que era el
momento de volver a España. ¡Quién iba a decirnos que once años más tarde algunos de
estos investigadores iban a estar colaborando codo con codo con investigadores del Jet
Propulsion Laboratory (California Institute of Technology-NASA), colaborando en la misión
Mars Science Laboratory que lleva por primera vez en la historia un instrumento de diseño
y fabricación española: REMS.
143
"En los inicios del CAB se puso en evidencia la necesidad de desarrollar un proyecto
emblemático que supusiera un reto a la altura del centro de investigación que se diseñaba. En este punto el Dr. Andrés Moya, en aquel momento tutor o asesor científico del
centro, sugirió la posibilidad de secuenciar íntegramente el genoma de una bacteria endosimbionte en la que llevaba varios años trabajando junto con la Dra. Amparo Latorre y
el Dr. Francisco Silva en su laboratorio del Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología
Evolutiva, en Valencia. Este trabajo iba a suponer la introducción de la genómica bacteriana en España. El candidato era Buchnera aphidicola, una bacteria que vive en el interior de unas células especializadas del pulgón Baizongia pistaciae denominadas bacteriocitos. De hecho, esta relación de simbiosis entre bacteria e insecto no es infrecuente en la
naturaleza: se estima que al menos un 20% de todas las especies de insectos han
desarrollado relaciones obligadas con microorganismos y suelen establecerse como consecuencia de una dieta limitada del hospedador en la que la bacteria aporta los nutrientes
de los que éste carece. Así el pulgón, que se alimenta de la savia de las plantas, muy rico
en azúcares pero pobre en compuestos nitrogenados, completa su dieta con aminoácidos
esenciales que le aporta Buchnera. En otras relaciones insectos-bacteria, como por ejemplo en las moscas tse-tse, el insecto se alimenta de la sangre de los vertebrados, rico en
aminoácidos en su dieta, por lo que la bacteria Wigglesworthia glossinidia le aporta vitaminas. En este ambiente, el insecto le proporciona a la bacteria un ambiente protegido y
estable. Sin embargo, una característica fundamental de las bacterias endosimbiontes es
la reducción genómica como consecuencia de la adaptación a la vida intracelular en insectos: en un ambiente estable que le proporciona todos los recursos que necesita se
produce una pérdida de genes. Así, B. aphidicola con un genoma de unas 650 Kb, sufrió
una reducción de siete veces su tamaño con respecto a Escherichia coli, su pariente de
vida libre más próximo conocido. Por tanto, el estudio del genoma de una bacteria endosimbionte como Buchnera suponía también el aproximarse a conocer cuál sería el componente génico mínimo para mantener una vida endosimbiótica y, al compararlo con los
genomas de bacterias de vida libre, inferir cuál sería el número mínimo de genes necesario para mantener un organismo con organización celular.
"
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!
Sin embargo el estudio de un genoma endosimbionte presentaba una dificultad técnica
importante: B. aphidicola no es una bacteria cultivable, por lo que las muestras debían
tomarse a partir de los áfidos recolectados directamente de la naturaleza. Se trataba, por
tanto, de uno de los primeros proyectos de genómica ambiental desarrollados hasta la fecha en el que varios genotipos iban a ser secuenciados a la vez. Uno de los primeros problemas de hecho, consistía en prevenir la contaminación de la muestra de DNA bacteriano con DNA nuclear o mitocondrial del pulgón. Esta dificultad se solventó tras someter
los extractos celulares de los pulgones recolectados a sucesivas filtraciones para eliminar
las células del insecto y a centrifugación suave para eliminar las bacterias intactas de las
mitocondrias. La estrategia utilizada para la secuenciación del DNA bacteriano fue la de
“random shotgun”, en la que el DNA genómico se fragmentó al azar mecánicamente por
sonicación y los fragmentos obtenidos, del orden de 1,5-2 kb, se aislaron por Electroforesis en Campo Pulsante [Pulsed-field Electrophoresis-PFGE] y se clonaron en el plásmido
pUC18 para generar la genoteca correspondiente. la secuenciación se realizó por secuenciación Sanger y se utilizó el robot de manejo de líquidos MultiPROBE II (Perkin Elmer), toda una novedad en aquel momento.
144
"Me gustaría sin embargo, detallar las condiciones en que realmente se secuenció este
primer genoma, que visto en la lejanía del tiempo no deja de ser anecdótico, pero en
aquel momento suponía un handicap severo habida cuenta de que estábamos compitiendo con otros laboratorios extranjeros que perseguían los mismos objetivos. No hay que
olvidar que las instalaciones del Centro de Astrobiología se inauguraron en enero de 2003
y en el momento del desarrollo del proyecto de secuenciación de B. aphidicola, ¡todavía
se veían excavadoras preparando el terreno! Afortunadamente, el INTA cedió uno de sus
hangares para acoger a la avanzadilla de investigadores que comenzó el proyecto, dirigido en el CAB por el Dr. Roeland Van Ham, brillante investigador –hoy día vicepresidente y
director de Bioinformática en Keygene - y asistido en la parte técnica por las meticulosas
manos de Judith Kamerbeek. Así, en un laboratorio improvisado de apenas 10 metros
cuadrados se obtuvo el que iba a ser el primer genoma que se secuenciaba íntegramente
en España, si bien es cierto que para arrancar el proyecto, una parte de la secuenciación
tuvo que realizarse en la Universidad de Valencia.
"Tras el ensamblaje y cierre de gaps hasta obtener un único contig de cerca de 620.000
nucleótidos, comenzó la fase de anotación funcional mediante búsquedas BLAST en las
bases de datos no redundantes de proteínas y DNA del NCBI. Los resultados indicaron
que el endosimbionte B. aphidicola era capaz de vivir con escasos 500 genes codificantes
de proteínas, un número similar al que posee el genoma de Mycoplasma genitalium pero
muy alejado de los aproximadamente 4150 genes que contiene el genoma de E. coli con
la que comparte un mismo ancestro. De hecho, B. aphidicola no ha ganado ninguna función nueva dado que no posee ningún gen que no contenga E. coli, debido a que en este
ambiente intracelular, en el que Buchnera es transmitida vía materna a través de los huevos, no se produce intercambio de genes por transferencia génica horizontal. La comparación del genoma de B. aphidicola con los genomas de otras dos Buchneras de diferentes especies de áfidos sugirió que la mayoría de la reducción genómica ocurrió justo después del establecimiento de la relación de endosimbiosis, pero antes de la diversificación
de las principales líneas de áfidos.
No hay que olvidar que al tratarse de una muestra ambiental, el estudio nos permitió
además, determinar la variación intrapoblacional. La identificación de polimorfismos que
afectaban al marco abierto de lectura de algunos genes nos proporcionaba además, una
fotografía del proceso por el que se iban inactivando los genes. Precisamente, el impacto
mayor en la reducción genómica se observó en el conjunto de genes dedicados a replicación, recombinación y reparación del DNA (3R): Buchnera había perdido la mayoría de los
genes implicados en la vía de reparación por recombinación, por lo que propusimos que
en ausencia del gen recA, el complejo recBCD tendría una función general de exonucleasa de reparación.
"
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Monografía 2-2014
Además otros componentes del sistema de reparación de daño oxidativo del DNA y
componentes del reensamblaje de horquillas de replicación bloqueadas se habían perdido
como consecuencia del proceso de reducción genómica. Quizá las pérdidas de genes
más llamativas afectan al complejo de replicación: B. aphidicola carece de la subunidad
Tau, implicada en la replicación coordinada de las hebras líder y retrasada. polA, codificante para la DNA polimerasa I había conservado únicamente el dominio 5’-3’ exonucleasa, implicada en la eliminación de cebadores RNA durante la replicación, siendo por tanto
Pol III la única DNA polimerasa presente en su genoma. Por tanto, concluimos que la reducción de las maquinarias 3R contribuyó notablemente a la inactivación génica en B. aphidicola.
"Por otro lado, uno de los firmantes del trabajo, el Dr. Ugo Bastolla, hoy día científico
titular del CSIC en el centro de Biología Molecular Severo Ochoa [CBMSO], realizó un
anális que concluía que el sesgo mutacional hacia AT en bacterias con una relación de
endosimbiosis obligada como Buchnera, generaba una disminución de la estabilidad termodinámica de las proteínas sintetizadas y por lo tanto, en el plegamiento correcto de las
proteínas. Dado que la chaperona GroELS se expresa abundantemente en Buchnera,
ésta actuaría como un mecanismo compensatorio para contrarrestar la acumulación de
sustituciones de aminoácidos que desestabilizan las proteínas de Buchnera.
"En síntesis, los datos obtenidos mostraban la existencia de un sesgo mutacional, pér-
145
dida de los sistemas reguladores (genes y secuencias reguladoras), acumulación de mutaciones que afectan a la estabilidad de proteínas, formación de pseudogenes y pérdida
de genes en todas las categorías funcionales, un sesgo de inactivación de genes hacia la
región del término de replicación y una reducción continua de los genes 3R. Por comparación con otros genomas podíamos identificar genes específicos de simbiosis, siendo
este contenido dependiente del modo de vida de cada endosimbionte. Sin embargo, este
estudio permitió identificar también el número mínimo de genes o dominios de proteínas
esenciales implicados en los procesos básicos de mantenimiento de la célula: replicación,
transcripción y traducción, así como rutas biosintéticas mínimas, proporcionando una valiosa información en los estudios de biología sintética.
"Las conclusiones que planteamos fue que la evolución de B. aphidicola sería un caso
de evolución degenerativa, más que adaptativa y el destino final sería la extinción. Años
más tarde el grupo de la Dra. Amparo Latorre publicaría la existencia de endosimbiontes
secundarios, Serratia, que sustituirían a Buchnera, lo que permitió obtener una visión global del proceso de endosimbiosis, reducción genómica, degeneración y sustitución de un
endosimbionte por otro.
"El trabajo fue aceptado para su publicación en PNAS a finales de 2002, siendo editado
por el mismísimo Craig Venter. Previamente había sido rechazado en Science por la editora por “cuestiones de espacio” a pesar de la opinión favorable y unánime de los tres referees! Esa limitación de espacio pareció no afectar a la posterior publicación en esta
misma revista del trabajo de nuestros competidores a pesar de que el genoma que analizábamos había divergido de éste unos 100 millones de años antes. Esto nos permitió incluir en nuestro trabajo la comparación de los contenidos génicos de los tres genomas de
Buchnera secuenciados y obtener conclusiones más profundas sobre contenido génico
mínimo y el proceso de reducción de genomas. Prueba de ello son las más de 750 citas
que acumula esta publicación. La continuación de esta línea de investigación en el Instituto Cavanilles de Valencia liderada por los Dres. Amparo Latorre y Andrés Moya ha sido
una de las más productivas en España en los últimos diez años, con numerosas publicaciones incluyendo revistas de primer nivel como Science o PNAS. Este trabajo permitiría
más tarde a este grupo liderar un proyecto europeo sobre biología sintética y comenzar
estudios de metagenómica sobre el microbioma humano, poniendo una vez más de relieve la importancia de realizar y financiar la investigación básica.
"
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Premio Nobel de Química 2014
146
Fuente: Comunicado de prensa de la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska informando de la concesión del Premio Nobel de
Química 2014.
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
Genomas de geminivirus: pequeños pero matones
Jesús Navas Castillo
Laboratorio de Virología, Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea "La Mayora", Universidad de Málaga - Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IHSM-UMS-CSIC), Estación Experimental "La Mayora", 29750 Algarrobo-Costa, Málaga
[email protected]
!!
Todos
los organismos vivos poseen
un genoma, constituido por ácido nucleico, que codifica
las proteínas necesarias para completar su ciclo vital e
interaccionar con el
medio ambiente.
Sin entrar en la disquisición más o
menos filosófica de
si los virus son o no
organismos vivos, lo que sí puede afirmarse es
que la vida en la Tierra no puede imaginarse sin
la existencia de estos "sencillos" organismos. Los
virus poseen un genoma de ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN) que
suele encapsidarse en una cubierta proteica
más o menos compleja que en ocasiones contiene componentes lipídicos. El tamaño del genoma viral varía enormemente entre especies.
Así, entre los genomas virales de menor tamaño
están aquellos de los circovirus, que apenas
contienen dos mil nucleótidos y codifican sólo
dos proteínas. En el extremo opuesto, los recientemente descubiertos pandoravirus, con un genoma de más de 2.500.000 nucleótidos, codifican más de dos mil proteínas [16]. En general,
los virus de RNA poseen genomas de menor
tamaño que los de DNA, en parte debido a que
su mayor tasa de error al replicarse los limita a
un tamaño máximo por encima del cual la acumulación de mutaciones impediría su replicación o los volvería poco competitivos. Para
compensar este fenómeno, muchos virus de
RNA poseen genomas segmentados, reduciendo así la probabilidad de que una mutación en
un componente genómico sea letal para el genoma completo. En contraste, los genomas de
los virus de ADN suelen poseer un mayor tamaño, asociado con una mayor fidelidad en su replicación. Sin embargo, algunos virus de ADN
escapan a esta regla y poseen un genoma de
pequeño tamaño, como numerosos virus con
genoma de ADN de cadena sencilla (ADN-cs).
!
!!
La necesidad práctica de compartimentar el
mundo viral en entidades que puedan ser distinguibles entre sí, sobre las que exista un consenso por parte de los virólogos, justifica el
desarrollo de un sistema de clasificación viral. La
última taxonomía oficial publicada, que incluye
a todos los virus que infectan animales, plantas,
hongos, bacterias y arqueas, así como a los viroides, recoge 2284 especies de virus y viroides
distribuidos en 349 géneros y 87 familias [8].
Una de estas familias, Geminiviridae, contiene
virus con genoma circular de ADN-cs encapsidado en viriones geminados formados por la
unión de dos icosaedros incompletos. Existen
siete géneros dentro de esta familia, de los cuales el género Begomovirus es el mayor con diferencia, con más de 200 especies virales. La mayoría de los begomovirus poseen un genoma
bipartito, compuesto por dos componentes,
ADN-A y ADN-B, de alrededor de 2700 nucleótidos cada uno. El único componente de los begomovirus monopartitos es homólogo al ADNA. El pequeño tamaño del genoma de estos virus es un paradigma de la economía utilizada
por los virus en general en cuanto a maximizar
la información genética utilizable a partir de la
secuencia disponible. Así, varios de los genes
codificados en el genoma de los begomovirus
están solapados, es decir, una misma secuencia
puede codificar distintas proteínas funcionales
dependiendo del marco de lectura escogido.
Numerosos begomovirus causan graves enfermedades emergentes que afectan a numerosos cultivos de enorme importancia económica
como el tomate, la mandioca o el algodón [15].
Los begomovirus se transmiten en la naturaleza
por la mosca blanca (orden Hemiptera, familia
Aleyrodidae) Bemisia tabaci de forma persistente
y la mayor parte de ellos están limitados al
floema de las plantas infectadas.
En los últimos años, el Laboratorio de Virología del IHSM-UMA-CSIC ha estado involucrado
en una serie de proyectos conducentes a caracterizar nuevos begomovirus presentes tanto en
España como en distintos países de Latinoamérica. La estrategia utilizada en la mayor parte de
los casos se ha basado en la técnica denominada amplificación por círculo rodante (rolling cirVol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
147
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
148
cle amplification, RCA) utilizando la ADN polimerasa del fago F29 (Figura 1). Al contrario de
otras técnicas de amplificación de ácidos nucleicos, como la reacción en cadena de la polimerasa (polymerase chain reaction, PCR), la aplicación
de la RCA no necesita de un conocimiento previo de la secuencia viral y además amplifica específicamente moléculas circulares de ADN-sc.
Como resultado de este trabajo, hemos
logrado clonar y secuenciar aislados pertenecientes a numerosas nuevas especies de begomovirus, que incluyen: i) dos begomovirus monopartitos originados como resultado de la recombinación entre especies del complejo del
rizado amarillo del tomate (virus de la cuchara)
previamente presentes en el sur peninsular, ii)
cuatro sweepovirus (un grupo particular de begomovirus monopartitos que infecta batata y
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especies afines) en España y en Brasil, iii) cuatro
begomovirus bipartitos que producen graves
enfermedades en tomate, pimiento y judía en
Perú, Uruguay y Venezuela y iv) cinco begomovirus bipartitos que infectan especies silvestres
en Cuba y Venezuela. Para algunos de estos
nuevos virus hemos obtenido clones infectivos
que han permitido demostrar los postulados de
Koch para las enfermedades observadas en
campo. La Tabla 1 recoge los nombres de estos
virus así como los huéspedes donde fueron encontrados.
Los resultados, conclusiones e implicaciones de estos proyectos de secuenciación
de nuevos geminivirus pueden resumirse en los
puntos que se resumen a continuación.
•
El objetivo final de la línea de investigación de nuestro laboratorio es el control de
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
enfermedades virales, fundamentalmente aquellas transmitidas por mosca blanca, que causan
daños cuantiosos a la producción hortícola en
nuestro país y muchos otros de las zonas cálidas
y templadas del mundo. Conocer al enemigo y
determinar las armas con las que cuenta es un
paso inicial imprescindible para tener éxito en
su control eficiente y duradero. La caracterización del genoma viral es básico para alcanzar
este objetivo.
•
La abundancia y diversidad de begomovirus presentes en especies silvestres subrayan el papel de la flora silvestre como huésped
alternativo para virus que pueden atacar asimismo a especies cultivadas. Se conocen numerosos casos de begomovirus originarios de especies silvestres que han colonizado cultivos
como el tomate en América y Asia o la mandioca en África. Éste puede ser el caso para algunos
de los nuevos begomovirus encontrados en especies silvestres.
de ADN-sc. La mayor parte de estos genomas
muestran huellas genéticas de intercambio de
fragmentos genómicos ocurridos en el pasado y,
en algunos casos, hemos demostrado que los
nuevos genomas poseen características patológicas distintas de los virus parentales. También
hemos detectado posibles fenómenos de transferencia horizontal de genes (horizontal gene
transfer, HGT) entre el genoma viral y el genoma
del huésped.
•
Nuestros resultados, junto con estudios
recientes de metagenómica ponen de manifiesto que la diversidad de genomas que estamos
observando es sólo la punta del iceberg. Así, en
muy diversos ambientes se han amplificado genomas virales de ADN-sc, unos totalmente desconocidos hasta el momento y otros con cierta
relación con los geminivirus. Estos ambientes
incluyen algunas zonas que en principio son
poco favorables para la vida, como algunos lagos de la Antártida [9]. Sin duda, el número de
•
La caracterización de nuevos genomas
ha confirmado la extraordinaria frecuencia con
la que tiene lugar el fenómeno de recombinación en el mundo viral, sobre todo en los virus
especies/géneros/familias de virus con genoma
circular de ADNsc que queda por descubrir es
muy elevado.
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
149
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
•
Se conoce un buen número de begomovirus monopartitos que se asocian con moléculas de ADN-sc que dependen de dichos virus para su replicación y/o transmisión, denominados betasatélites y alfasatélites. Estas entidades subvirales, con la mitad de tamaño de los
componentes genómicos virales, codifican para
una proteína y en algunos casos modifican la
sintomatología causada por el virus ayudante.
En nuestra búsqueda de genomas de begomovirus en Latinoamérica hemos descubierto una
nueva clase de satélites más pequeños aún, con
la mitad de tamaño de los betasatélites y los
alfasatélites, sin capacidad codificante [4]. Que-
!
150
Bibliografía citada:
da por determinar la posible influencia que estos pequeños satélites, auténticos parásitos de
parásitos, puedan tener sobre la acumulación
viral o su papel
como determinantes de patogenicidad.
!!
!!
!!
!
1. Albuquerque LC, Inoue-Nagata AK, Pinheiro B, Ribeiro SG, Resende RO, Moriones E, Navas-Castillo J (2011) A novel
monopartite begomovirus infecting sweet potato in Brazil. Archives of Virology 156: 1291-1294.
2. Fiallo-Olivé E, Chirinos DT, Geraud-Pouey F, Moriones E, Navas-Castillo J (2013a) Complete genome sequences of
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3. Fiallo-Olivé E, Márquez-Martín B, Hassan I, Chirinos DT, Geraud-Pouey F, Navas-Castillo J, Moriones E (2013b) Complete genome sequences of two novel begomoviruses infecting common bean in Venezuela. Archives of Virology
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13.Martínez-Ayala A, Sánchez-Campos S, Cáceres F, Aragón-Caballero L, Navas-Castillo J, Moriones E (2013). Characterization and genetic diversity of pepper leafroll virus, a new bipartite begomovirus infecting pepper, bean and
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16.Philippe N, Legendre M, Doutre G, Couté Y, Poirot O, Lescot M, Arslan D, Seltzer V, Bertaux L, Bruley C, Garin J, Claverie JM, Abergel C (2013). Pandoraviruses: amoeba viruses with genomes up to 2.5 Mb reaching that of parasitic
eukaryotes. Science 341: 281-286.
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¿CÓMO FUNCIONA?
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Monografía 2- 2014
Genomas y rompecabezas: una visión sobre el ensamblaje de genomas
Aureliano Bombarely Gómez
Investigador Asociado, Department of Plant Biology, Cornell University, Ithaca, Estados Unidos
[email protected]
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El desarrollo nuevas tecnologías de secuenciación ha revolucionado el análisis de genomas. Los
grandes proyectos de secuenciación se han ido sustituyendo por aproximaciones más modestas,
tanto en personal como en costes. Actualmente es posible secuenciar, ensamblar y analizar un
genoma vegetal de tamaño medio con una cantidad limitada de recursos, si bien todavía estamos
lejos de poder ensamblar cualquier genoma. Genomas de gran tamaño, con un gran contenido
en repeticiones, poliploides, o genomas con una elevada heterocigosidad pueden ser un problema de difícil solución.
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La secuenciación de genomas nace en 1976 con el genoma
del Bacteriófago MS2 1. No más grande que muchos tránscritos
eucariotas (3,568 nucleótidos), fue secuenciado mediante
nucleótidos marcados con 32P, digeridos con la ribonucleasa T1
y separados en un gel de poliacrilamida, en una época donde
todavía no se había desarrollado la reacción en cadena de la
polimerasa 2 y donde los ordenadores portátiles pesaban 25
kilos y tenían 64 Kb de memoria RAM (como el modelo IBM
5100).
El desarrollo de los secuenciadores automáticos de ADN
mediante el método de Sanger por parte de Applied Biosystems en 1987 supuso un salto cuantitativo. El primer genoma
bacteriano, Haemophilus influenzae con un tamaño de 1.83
Mb, fue secuenciado en 1995 por Craig Venter mediante la
metodología de Whole Genome Shotgun (WGS) usando 14
secuenciadores AB373 durante 3 meses. Las lecturas se ensamblaron con TIGR ASSEMBLER 3, un programa desarrollado
por The Institute for Genomic Research (TIGR) que se basaba en
el solapamiento de secuencias alineadas mediante una versión
modificada del algoritmo Smith-Waterman. Se tardó 30 horas
en un equipo con un solo procesador y 512 Mb de memoria
RAM 4. Le seguirían la secuenciación del primer genoma eucariota (con un tamaño de 12.1 Mb), Saccharomyces cerevisiae 5;
el del primer animal multicelular (con un tamaño de 100 Mb),
Caenorhabditis elegans 6; el de la primera planta (con un tamaño de 157 Mb), Arabidopsis thaliana 7; el borrador del genoma
del ser humano (con un tamaño de 3.2 Gb) 8,9; el genoma del
primer vertebrado tras el ser humano (con un tamaño de 390
Mb), Fugu rubripes 10y el del primer mamífero tras el ser humano (con un tamaño de 2.5 Gb), Mus musculus 11. Para todos
estos proyectos se utilizó la misma tecnología de secuenciación, y generalmente eran el fruto del esfuerzo de muchos
grupos de investigación durante varios años. Exceptuando en
los proyectos donde se utilizó la metodología de BAC-by-BAC
como en Arabidopsis, los programas utilizados para el ensamblaje de (Arachne 12, WGA assembler 13) no diferían mucho en
su planteamiento del desarrollado por TIGR años atrás basado
en el solapamiento de secuencias, si bien eran programas mejor estructurados (con diferentes fases durante el ensamblaje)
y que aprovechaban ciertos recursos computacionales como el
uso de grupo de servidores (server farm) para usar cientos de
procesadores. Por ejemplo en el proyecto del genoma humano
dirigido por Craig Venter se utilizó un sistema con 40 servidores
(con 4 procesadores y 4 Gb de memoria RAM cada uno) trabajando en paralelo durante 5 días.
El ritmo de secuenciación de genomas eucariotas durante
los primeros años del nuevo milenio ha sido de aproximadamente dos o tres genomas por año en el mejor de los casos
pero actualmente dicho ritmo se ha disparado. En el año 2012,
solo en el área de plantas se han publicado más de una docena
de genomas14-27. Este cambio se debe a dos factores: El
desarrollo de las nuevas tecnologías de secuenciación (Next
Generation Sequencing, NGS) que han permitido el abaratamiento del coste de la secuenciación y el uso de nuevos programas de ensamblaje más rápidos y eficientes. En el año 2005
se publicó la primera de las nuevas metodologías de secuenciación basada en una reacción de pirólisis sobre una matriz
sólida con millones de puntos, cada uno representado un secuencia 28. 454 (que más tarde sería comprada por Roche) sacó
al mercado un nuevo sistema de secuenciación capaz de producir millones de lecturas por proceso. Al pirosecuenciamiento
de 454 le han seguido la secuenciación basada en terminadores de química reversible de Illumina (2005) 29, la secuenciación por ligamiento de SOLiD (2007) 30, la secuenciación por
iones semiconductores de Ion Torrent Biosystems (2011) 31 y la
secuenciación de una sola molécula en tiempo real de Pacific
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Biosciences (2012) 32 entre otros,
aunque sin duda alguna, la más popular es Illumina. Actualmente puede producir 600 Gb de lecturas por proceso, 200
veces el tamaño del genoma humano en tan solo 11 días haciendo posible la secuenciación de genomas de tamaño similares en cortos periodos de tiempo.
creación de una secuencia consenso para cada alelo
en las regiones con más variabilidad, lo que se traduce en burbujas de ensamblaje y que a menudo
suelen ser difícil de incluir en la reconstrucción del
genoma. Lo que es más, la cobertura efectiva (cuantas veces está representado el genoma en el set de
secuencias) disminuye dificultando el ensamblaje.
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Eventos de duplicación. Una gran mayoría de
organismos eucariotas presentan algún evento de
duplicación genómica (Whole Genome Duplication,
WGD) en su historia. Este fenómeno es especialmente representativo en plantas donde los eventos
de duplicaciones son relativamente comunes. Por
ejemplo existen dos eventos de duplicación (datados alrededor de 319 y 192 Ma respectivamente)
comunes para todas las angioespermas 34. En el caso
de Arabidopsis existen otros 3 eventos de duplicación que han dado forma al genoma que se conoce
hoy día (el primero producido tras la separación de
monocotiledóneas y dicotiledóneas, y el segundo y
tercero durante de la formación de las brasicáceas
35,36) aunque no han influenciado de forma notable
el ensamblaje de su genoma. Distinto es el caso de
la soja (Glycine max) con dos eventos de duplicación,
el más reciente con una antigüedad de 13 Ma y con
un gran elevado contenido de repeticiones 37.
!"
Repeticiones. Genomas con un elevado contenido
en repeticiones pueden ser difíciles de ensamblar. A
fin de facilitar el proceso de ensamblaje, estos programas filtran las lecturas extremadamente representadas pudiendo producir genomas muy fragmentados en caso de que las repeticiones se encuentren uniformemente distribuidas a lo largo de
todo el genoma. Es conveniente realizar estudios
preliminares sobre el contenido en repeticiones
usando una secuenciación de baja cobertura 38y/o
análisis citogenéticos mediante FISH (Fluorescent InSitu Hybridization) 39. Si los resultados preliminares
revelan un alto contenido en elementos repetitivos
uniformemente distribuidos en la eucromatina
puede que el uso de la metodología de WGS sin el
apoyo de secuenciación de BACs sea inviable.
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152
Antes de embarcarse en un proyecto de secuenciación de
un genoma es crítico tener un diseño experimental adecuado.
La aproximación puede ser totalmente distinta incluso entre
individuos de la misma especie dependiendo de algunas diferencias genéticas como el grado de heterocigosidad del individuo en cuestión. Cada uno de ellos tienen distintas características que pueden hacer totalmente inadecuadas algunas metodologías. Por otro lado el presupuesto y tiempo disponible
pueden limitar el uso de algunas metodologías como el uso de
cromosomas artificiales bacterianos (BAC), que si bien son más
seguras y exactas, pueden disparar el coste de procesamiento y
secuenciación varios órdenes de magnitud.
1- Conoce a tu enemigo: Que secuenciar.
Unos de los primeros pasos para enfrentarse a un proyecto
de secuenciación es el de conocer algunas características del
genoma a secuenciar tales como:
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Tamaño de genoma. Existen algunas bases de datos
que pueden dar una información orientativa del
tamaño del genoma a través de estudios citogenéticos. Un buen ejemplo de ello es la base de datos de
Plant DNA C-values 33 donde pueden encontrarse
medidas de tamaños para más de 1,200 genomas
vegetales.
!"
Poliploidía. Al igual que en el caso anterior, estudios
citogenéticos previos pueden facilitar este tipo de
información. El ensamblaje de una especie poliploide tiene el gran problema de que una gran parte de
las regiones homoeólogas (provenientes de uno o
varios progenitores, en el caso de auto- y alo-poliploides respectivamente) van a colapsar en una
misma secuencia consenso 23. Existen distintas opciones para minimizar este problema como el uso de
la información de pares para crear una fase para las
regiones homoeólogas aunque por el momento la
aproximación más usada es la de la secuenciación
de uno de los progenitores diploides para su uso
como referencia 27.
!"
Heterocigozidad. De forma parecida a la autopoliploidía, una baja heterocigosidad de la muestra
puede conducir al colapso de dos alelos, aunque en
este caso es un efecto deseable. Por otro lado una
elevada heterocigosidad puede traducirse en la
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De esta manera es importante que en la medida de
lo posible se simplifique el proyecto de secuenciación seleccionando variedades con una baja heterocigosidad, dobles haploides si la especie es de forma natural un autopoliploide o
secuenciando los progenitores diploides si la especie es un
alopoliploide y generando estudios preliminares sobre el contenido en repeticiones antes de comenzar a secuenciar.
2- Estima la cantidad de datos necesaria: Cómo y cuánto secuenciar.
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El siguiente paso es decidir que tecnología usar y cuanto
secuenciar. Para secuenciaciones mediante WGS (Whole Genome Shotgun) es esencial, independientemente de la tecnología utilizada, el uso de pares (Pair Ends y Mate Pairs)40,41.
Estos sirven para relacionar las secuencias consenso (contigs)
entre sí y crear así estructuras de mayor tamaño (scaffolds) con
una estimación aproximada de la distancia entre contigs. Es
importante el uso de combinaciones de librerías de pares con
insertos de varios tamaños, por ejemplo una o dos librerías con
insertos de tamaños entre 170 y 800 pb y dos o tres librerías
con insertos entre 2 y 20 Kb. La longitud de las lecturas utilizadas dependerá de la tecnología de secuenciación seleccionada,
pero es aconsejable secuenciar con la máxima longitud disponible siempre y cuando no tenga un efecto drástico en la calidad de las secuencias (actualmente 500 pb para 454 y 150 pb
para Illumina HiSeq y 250 pb para Illumina MiSeq). Finalmente
queda decidir cuanto ha de secuenciarse, y de nuevo dependerá de la tecnología de secuenciación usada. Para 454 es recomendable usar al menos 10X (es decir 10 veces el tamaño del
genoma a secuenciar), si bien se obtienen buenos resultados a
partir de 30X. Para Illumina la comunidad se ha puesto de
acuerdo para recomendar coberturas en torno a 100X. De esta
manera significa que, por ejemplo, si se quisiera secuenciar
una especie como el olivo (Olea europaea) con un tamaño
estimado de 1.9 Gb se necesitarían al menos 57 Gb o 190 Gb de
lecturas procesadas, producidas por 454 o Illumina respectivamente (sin contar posibles problemas inherentes a esta especie
como su elevada heterocigosidad).
3- Se consciente de que no sólo es un problema de secuencias:
¿qué recursos computacionales y genéticos son
necesarios?
Otro factor a tener en cuenta son los recursos computacionales disponibles ya que los ensambladores utilizan una gran
cantidad de memoria RAM. Por ejemplo, el genoma de Nicotiana benthamiana (con un tamaño estimado de 3 Gb, secuenciado con una cobertura de 63X, 229.2 Gb de lecturas 23) no pudo
ensamblarse en un servidor de 512 Gb de memoria RAM, y
tuvo que crearse un subset de datos con 2/3 del set original
para ajustarse a los recursos disponibles a partir del cual se
creó el ensamblaje base. Los gaps fueron completados con el
set completo de datos en una operación que necesitó menos
recursos computaciones. Respecto al software utilizado para el
ensamblaje, dependerá en gran medida de la tecnología de
secuenciación y la metodología utilizada, pero los más populares son AllPath_LG 42 y SOAPdenovo 43. Una vez el genoma está
ensamblado es conveniente mapear las lecturas y llamar SNPs
para valorar la heterocigosidad del genoma, o en caso de poliploides, estimar el porcentaje de colapso entre regiones homoeólogas.
Una vez se ha conseguido un ensamblaje, el siguiente paso
es asignar los contigs y scaffolds producidos a diferentes cromosomas usando mapas genéticos y marcadores moleculares. A
este proceso se le denomina anclaje de secuencias en pseudo-
Monografía 2- 2014
moléculas. Para este proceso es
importante tener mapas genéticos de alta densidad con un
gran número de marcadores. El número necesario de marcadores para anclar un ensamblaje dependerá de la calidad de este.
Por ejemplo, el ensamblaje de N. benthamiana posee un valor
de N90=30,261 (es decir que el 90% del ensamblaje está representado por 30,261 secuencias) de manera que el anclaje
del 90% del ensamblaje requeriría al menos de 60,522 marcadores (dos marcadores por secuencia para poder orientarlas). Si
bien el uso de NGS puede generar cientos de miles de marcadores, su uso para la creación de un mapa dependerá del tamaño de la población utilizada y del numero de eventos de
recombinación producidos al generar la población de mapeo.
El uso de Genotyping-By-Sequencing (GBS) 44 y microarrays de
genotipado 45ha permitido impulsar la creación de mapas
varios órdenes de magnitud hasta miles de marcadores. En el
caso de N. benthamiana se necesitaría mejorar el ensamblaje al
menos un orden de magnitud (N50 ~ 6,000) antes de abordar
un anclaje con un mapa de alta densidad. Ensamblajes con
scaffolds de mayor tamaño disminuyen el número de marcadores necesarios para anclar el ensamblaje. Por ejemplo para la
versión 2.40 de S. lycopersicum donde el 95% del ensamblaje
está contenido en 72 scaffolds de al menos 1.96 Mb se usaron
dos mapas físicos y un mapa genético. En total se ancló un 97%
del ensamblaje 16.
4- Buscando el ensamblaje útil: cómo anotar un ensamblaje
Independientemente de que se haya o no anclado una
gran parte del genoma, un paso determinante en un proyecto
de secuenciación de un genoma es la anotación estructural del
mismo. Existen dos anotaciones estructurales que comúnmente se utilizan sobre cualquier ensamblaje: Repeticiones y genes:
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Para la anotación de repeticiones se analiza el
número de ocurrencias de distintos fragmentos del
genoma y se compara con bases de datos de repeticiones como RepBase 46. La herramienta más utilizada es RepeatModeler como pipeline que integra
RepeatScout 47.
!"
La anotación de genes es algo más compleja. Se
combinan dos tipos de metodologías: Predicciones
de-novo y creación de modelos de genes basados en
alineamientos con tránscritos. En el primer caso un
programa analiza la secuencia producida en el ensamblaje en busca de marcos de lectura (ORF). Los
programas más usados son Augustus 48, SNAP 49 o
GeneMark 50. En el segundo caso se necesita una
buena representación del transcriptoma lo que
implica el uso de diferentes librerías de ESTs (Expressed Sequence Tags) ensambladas en unigenes o
diferentes sets de datos de RNAseq. Por ejemplo en
la anotación del genoma de N. benthamiana se usó
librerías de RNAseq de hoja, raíz, flores y distintos
estreses bióticos y abióticos a fin de capturar la
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Monografía 2- 2014
máxima diversidad transcriptómica. Como
programas se usan Exonerate para unigenes 51o
Tophat para RNAseq 52. Otra alternativa es el uso de
la secuencia de la proteína tal y como hace GeneWise 53. Todos estos programas suelen usarse en una
pipeline de análisis que integra los resultados de las
predicciones de novo y de las predicciones basadas
en alineamientos con tránscritos. La más popular es
Maker 54. Al igual que los ensamblajes, que requieren de un buen poder computacional, la anotación
de genomas requiere del uso de sistemas multinúcleo o granjas de computadores con sistemas MPI o
Sun Grid Engine a fin de realizar la anotación en una
cantidad razonable de tiempo. Por ejemplo, la anotación del genoma de N. benthamiana se realizó en
un servidor con 64 núcleos y 512 Gb de memoria
RAM (aunque en este caso no llegó a usarse más de
32 Gb) durante aproximadamente 20 días.
Una vez se ha generado una anotación estructural es conveniente visualizar los resultados usando un navegador genómico (Genome Browser). Si bien los más populares son UCSC
Genome Browser 55y Gbrowse 56, son navegadores difíciles de
instalar generalmente orientados a ser usados por una base de
datos. Es más adecuado el uso de programas orientados a una
instalación local. Un buen ejemplo es IGV (Integrative Genome
Viewer) que permite además cargar otro tipo de datos (como
mapas de secuencias) sobre la anotación estructural 57.
La anotación estructural no asigna posibles funciones a
cada uno de los genes producidos durante el proceso de anotación. Para ello es necesario efectuar una anotación funcional
de los mismos comparando las secuencias de CDS o proteínas
predecidas con las bases de datos existentes. Generalmente se
utilizan dos aproximaciones complementarias: La primera, la
búsqueda de genes homólogos a través de alineamientos de
estas secuencias con las secuencias de distintas bases de datos
usando el algoritmo de Smith-Waterman. La herramienta más
utilizada es Blast 58y las bases de datos más comunes son GenBank 59, SwissProt y TrEmbl 60. También se suelen comparar con
los modelos de las especies más conocidas dentro del clase de
estudio, por ejemplo, en plantas suele utilizarse arabidopsis
(Arabidopsis thaliana) y arroz (Oryza sativa) como modelo para
dicotiledóneas y monocotiledóneas respectivamente. La segunda es la búsqueda de homología de los dominios funcionales de las proteínas predecidas. La herramienta usada para ello
es InterProScan y la base de datos usada InterPro, compuesta a
su vez por diferentes bases de datos de dominios como Pfam o
Panther 61. La anotación funcional de dominios lleva asociada
la asignación de términos basados en categorías de vocabulario controlado procedentes de las ontologías de genes (Gene
Ontology, GO terms) 62.
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El proceso de ensamblaje y anotación puede resumirse en
varios ficheros fasta con las secuencias producidas durante el
ensamblaje y la anotación (contigs, scaffolds, pseudomoléculas, genes, ARNm, secuencias codificantes, proteínas y repeticiones) y .gff3 con la información de mapeado (cómo se integran los contigs en los scaffolds o cómo se integran éstos en las
pseudomoléculas, o cómo son las relaciones estructurales
entre los distintos elementos de la anotación como genes y
exones)63. Pero es justo en este momento cuando comienza el
verdadero análisis, cuando se puede buscar sentido a los datos
obtenidos generalmente a través de la comparación con otras
especies secuenciadas anteriormente. Los análisis más comunes son:
!"
Análisis de familias de genes. Los genes producidos
se agrupan con genes de otras especies basados en
porcentajes de homología entre proteínas. El programa más utilizado es Ortho-MCL 64. Este análisis
también permite filtrar aquellos genes provenientes
de múltiples repeticiones de transposones ya que
generalmente se agrupan en familias con una
enorme cantidad de genes de la misma especie.
!"
Análisis de enriquecimiento de términos GO.
También es común la agrupación de genes por categorías funcionales y su comparación con otras especies. Para ello se aplican tests estadísticos como el
análisis de enriquecimiento 65a fin de discernir si
existen categorías funcionales sobrerrepresentadas
en la especie analizada.
!"
Análisis de sintenia con otras especies. Consiste en
comparar el orden lineal de los genes entre especies
distintas a fin de descubrir el grado de conservación
de dicho orden. En especies más cercanas desde un
punto de vista filogenético cabe esperar una mayor
conservación en el orden de los genes. Existen varias
herramientas diseñadas para el estudio de sintenia
entre especies. Destacan SyMap 66por su uso sencillo
y MCScanX 67por su capacidad de computar los valores de Ks (ratio de sustituciones sinónimas) a fin de
estimar la edad de divergencia entre bloques de
sintenia. Este tipo de análisis pueden utilizarse para
el estudio de WGD (Whole Genome Duplications) a
través de los bloques sintenia internos del genoma
en cuestión.
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El desarrollo de nuevas metodologías y aplicaciones en el
campo de la secuenciación es un proceso continuo y rápido.
Desde que se diseña un proyecto de secuenciación hasta que
finalmente llega la financiación ocurren cambios en tecnologías conocidas o aparecen nuevas aplicaciones que pueden
modificar parte del plan original. Son comunes la disminución
en los precios de secuenciación o la generación de lecturas de
mayor longitud por el mismo precio. Otros cambios interesanVol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
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tes son el desarrollo de nuevos protocolos y reactivos para crear
librerías de pares con insertos de mayor tamaño como Nextera®
68 o NxSeq® 40 Kb librerías 69. También está por ver si el desarrollo de métodos como el de Moleculo® para secuenciar fragmentos únicos de 10 Kb 70 o el uso de la tecnología de fragmentos
largos (Long Fragment Read, LFR)71solventará parte de los
problemas derivados de genomas poliploides o de una elevada
heterocigosidad. Desde un punto de vista computacional existe
un continuo avance en el desarrollo de nuevos procesadores y
el abaratamiento de la memoria RAM que hace más accesible
la compra de grandes equipos por parte de pequeños grupos
de investigación. A largo plazo existe la posibilidad de que
cambie de forma radical los sistemas de computación por
ejemplo mediante el desarrollo de una nueva generación de
transistores de grafeno de alto rendimiento 72,73con frecuencias
mucho mayores que los tradicionales transistores de silicio.
!
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Monografía 2- 2014
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La secuenciación de genomas, lejos de convertirse en un
proceso rutinario, es un proceso accesible a cualquier grupo de
investigación siempre y cuando posea los medios adecuados y
el genoma no sea excepcionalmente grande o polimórfico. El
número de genomas eucariotas de tamaño medio se ha multiplicado exponencialmente en los últimos años no solo abriendo la puerta a interesantes estudios evolutivos, sino también
generando una importante fuente de recursos para el estudio
de enfermedades, la generación de herramientas para la mejora de animales y plantas o la caracterización de la biodiversidad poblacional de cientos de individuos de la misma especie.
El desarrollo de las tecnologías de la secuenciación y de análisis
de la información están acelerando la generación de conocimiento a límites impensables a principios de siglo. Queda por
ver que depara el futuro de la genómica y la bioinformática y
cual será el papel que juegue en la ciencia, y a más largo plazo
en la historia del ser humano.!
AGRADECIMIENTO: El autor quiere agradecer al Dr. Noe Fernández la ayuda prestada en
la edición del artículo.
155
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62."Gene Ontology Consortium. Gene Ontology annotations and resources. Nucleic Acids Res 41, D530–5 (2013).
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65."Subramanian, A. et al. Application of a priori established gene sets to discover biologically important differential expression in microarray data. P Natl Acad Sci Usa 102, 15278–15279 (2005).
66."Soderlund, C., Bomhoff, M. & Nelson, W. M. SyMAP v3.4: a turnkey synteny system with application to plant genomes. Nucleic Acids Res
39, e68 (2011).
67."Wang, Y. et al. MCScanX: a toolkit for detection and evolutionary analysis of gene synteny and collinearity. Nucleic Acids Res 40, e49
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68."Kaper, F. et al. Whole-genome haplotyping by dilution, amplification, and sequencing. P Natl Acad Sci Usa (2013). doi:10.1073/pnas.
1218696110
69."Wu, C. C., Ye, R., Jasinovica, S., Wagner, M. & Godiska, R. Long-span, mate-pair scaffolding and other methods for faster next-generation
sequencing library creation. Nat Meth (2012).
70."Waldbieser, G. Production Of Long (1.5kb – 15.0kb), Accurate, DNA Sequencing Reads Using An Illumina HiSeq2000 To Support De
Novo Assembly Of The Blue Catfish Genome. Plant and Animal Genome XXI Conference (2013).
71."Peters, B. A. et al. Accurate whole-genome sequencing and haplotyping from 10 to 20 human cells. Nature 487, 190–195 (2012).
72."Wu, Y. et al. High-frequency, scaled graphene transistors on diamond-like carbon. Nature 472, 74–78 (2011).
73."Nakaharai, S. et al. Electrostatically-reversible polarity of dual-gated graphene transistors with He ion irradiated channel: Toward reconfigurable CMOS applications. in 2012 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 4.2.1–4.2.4 (IEEE, 2012). doi:10.1109/IEDM.
2012.6478976
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
Monografía 2- 2014
Premio Nobel de Medicina o Fisiología 2014
Por segundo año consecutivo, el Nobel en Fisiología o
Medicina ha caído del lado de
las Neurociencias, un área de
investigación muy fructífera
que ha cosechado, desde que
se instauró en 1901, 16 de los
105 premios en esta categoría
(señalar que el primero de
ellos, en 1906, fue para Santiago Ramón y Cajal, compartido con Camillo Golgi, por sus
estudios sobre la estructura
del sistema nervioso).
También en esta ocasión, el
premio Nobel ha estado compartido, otorgando la mitad a
John O'Keefe y la otra mitad
en forma conjunta al matrimonio formado por May-Britt
Moser y Edvard I. Moser, por
sus descubrimientos de las
células que constituyen el sistema de posicionamiento en
el cerebro, un sistema que nos
permite orientarnos en el espacio y conducirnos a través
de él.
El reconocimiento de las
bases neurales de este sistema de orientación, conocido
como el “GPS cerebral”, ha tardado muchos años en ver la
luz desde que, a principios de
los 70, John O'Keefe uno de
los investigadores premiados,
y actualmente en el University
College de Londres, descubriera el primer elemento clave de
este sistema de posicionamiento. Haciendo registros
electrofisiológicos en neuronas del hipocampo de ratas (el
hipocampo es una región cerebral implicada en la formación de las memorias), observó que ciertas neuronas se
activaban cuando el animal se
encontraba en una localización particular de su entorno,
mientras que otras neuronas
diferentes se activaban cuando el animal se hallaba en un
lugar distinto. Llamó a estas
neuronas place cells (células
de posición), pues su patrón
de actividad estaba codificando para una posición concreta
en el espacio. O'Keefe concluía
que el hipocampo generaba
numerosos mapas, representados por la actividad colectiva
de place cells que se activaban
en diferentes posiciones del
espacio. Por lo tanto, la memoria de un entorno podía ser
almacenada como una combinación específica de las actividades de las place cells del hipocampo.
Hubo que esperar más de
30 años desde el hallazgo de
las place cells por O´Keefe, para
el descubrimiento de otro
componente clave del sistema
de posicionamiento del cerebro. En 2005, el matrimonio
formado por May-Britt Moser
(en el Centre for Neural Computation, en Trondheim, Noruega) y Edvard Moser (en el Kavli
Institute for Systems Neuroscience, Trondheim, Noruega),
estudiando las conexiones del
hipocampo, observaron que
algunas neuronas de la corteza
entorrinal (una región cerebral
próxima al hipocampo y con el
que tiene numerosas conexiones) presentaban un patrón de
actividad asombroso. Lo que
sorprendió a estos investigadores era que estas neuronas
de la corteza entorrinal estaban activas cuando la rata
ocupaba varias posiciones
dentro del recinto, que en conjunto formaban los vértices de
un espacio o rejilla hexagonal.
Cada una de estas neuronas,
que denominaron grid cells
(células de rejilla), se activaba
según un patrón espacial específico, constituyendo colectivamente un sistema de coordenadas que permitía la navegación. Estas grid cells, junto
con otras neuronas de la corteza entorrinal que reconocen
la dirección de la cabeza y los
los límites del recinto, formarían circuitos nerviosos con
las place cells del hipocampo.
Estos circuitos constituirían
un sistema de posicionamiento global (GPS) en el
cerebro que permitiría al
animal, usando determinadas claves contextuales almacenadas en la memoria,
saber dónde está y por dónde ir para alcanzar su destino.
Los estudios de casos clínicos y mediante técnicas de
neuroimagen apoyan la existencia de las place cells y grid
cells en los seres humanos, lo
que sugiere que este sistema
de posicionamiento, descubierto en roedores, también
funciona en las personas. El
conocimiento del sistema de
posicionamiento del cerebro
puede ayudar a comprender
el mecanismo responsable
de la devastadora pérdida de
la memoria espacial que
afecta a los pacientes con la
enfermedad de Alzheimer,
cuyo hipocampo y corteza
entorrinal se ven afectados
en una etapa temprana, y
que a menudo no saben encontrar el camino de vuelta a
casa porque no pueden reconocer su entorno.
El descubrimiento del
sistema de posicionamiento
global del cerebro constituye
un claro ejemplo de cómo
grupos de neuronas especializadas trabajan juntas para
realizar funciones cognitivas
superiores, y apoya la idea
de que otros procesos cognitivos como la memoria, el
pensamiento o la planificación tiene su base en la actividad de conjuntos de neuronas interconectadas que
trabajan de forma coordinada.
José Carlos Dávila [email protected]
!
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Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
157
158
Fuente de la ilustración: Comunicado de prensa de la Asamblea Nobel del Instituto Karolinska informando de la concesión del
Premio Nobel de Medicina y Fisiología 2014.
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Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
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Monografía 2- 2014
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APÉNDICE: PERFIL DE LOS AUTORES QUE HAN
COLABORADO EN EL MONOGRÁFICO CAZADORES
DE GENOMAS (EN ESPAÑA)
Carles Lalueza Fox
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_291014. (de Todas las bases de datos)
Autor: (lalueza-fox c) AND Dirección: (barcelona)
Período de tiempo: Todos los años
Resultados: 85
AFILIACIÓN
Instituto de Biología Evolutiva (IBE)
CSIC-Universidad Pompeu Fabra. Barcelona, Spain.
!
159
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Genetics Heredity, Biochemistry Molecular Biology, Zoology, Evolutionary Biology, Cell Biology,
Science Technology Other Topics.
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
GOMEZ-SANCHEZ D., OLALDE I., PIERINI F. et ál. 2014 Mitochondrial DNA from El Mirador Cave
(Atapuerca, Spain) Reveals the Heterogeneity of Chalcolithic Populations. Plos One, vol. 9, no. 8, !"#$
10.1371/journal.pone.0105105.
ISSN 1932-6203.
PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
GREEN R.E., KRAUSE J., BRIGGS A.W. et ál. 2010. A Draft Sequence of the Neandertal Genome.
Science, vol. 328, no. 5979, pp. 710-722.
ISSN 0036-8075
Veces citado: 697
!
COOPER A., LALUEZA-FOX C., ANDERSON S. et ál. 2001. Complete mitochondrial genome
sequences of two extinct moas clarify ratite evolution. Nature, vol. 409, no, 6821, pp. 704-707.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 250
!
!
BRIGGS A.W,. GOOD J.M., GREEN R.E. et ál. 2009. Targeted Retrieval and Analysis of Five
Neandertal mtDNA Genomes. Science, vol. 325, no. 5938, pp. 318-321.
ISSN 0036-8075
Veces citado: 194
PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (2)
GREEN R.E., KRAUSE J., BRIGGS A.W. et ál. 2010. A Draft Sequence of the Neandertal Genome.
Science, vol. 328, no. 5979, pp. 710-722.
ISSN 0036-8075
Veces citado: 697
!
COOPER A., LALUEZA-FOX C., ANDERSON S. et ál. 2001. Complete mitochondrial genome
sequences of two extinct moas clarify ratite evolution. Nature, vol. 409, no, 6821, pp. 704-707.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 250
!!
[http://www.ibe.upf-csic.es/research/research-labs/lalueza-fox.html]
[http://www.ibe.upf-csic.es/people/Permanent_Senior_Researchers/lalueza-Foxcarles.html]
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Carlos López Otín
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_291014. (de Todas las bases de datos)
Busqueda: Autor:(lópez-otín c) AND Dirección: (oviedo)
Período de tiempo: Todos los años
Resultados: 299
AFILIACIÓN
Departamento de Bioquímica, Facultad de Medicina
Instituto Universitario de Oncología, Universidad de Oviedo, Spain
!
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Biochemistry Molecular Biology, Genetics Heredity, Cell Biology, Oncology, Pharmacology Pharmacy.
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
WORLEY K.C., WARREN W.C., ROGERS J. et ál. 2014. The common marmoset genome provides
insight into primate biology and evolution. Nature Genetics, vol. 46, no. 8, pp. 850-857.
ISSN 1061-4036.
160
PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
GIBBS R.A., WEINSTOCK G.M., METZKER M.L. et ál. 2004. Genome sequence of the Brown Norway
rat yields insights into mammalian evolution. Nature, vol. 428, no. 6982, pp. 493-521.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 1584$
!
KLIONSKY D.J., ABELIOVICH H., AGOSTINIS, P. et ál. 2008. Guidelines for the use and interpretation
of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes. Autophagy, vol. 4, no. 2, pp. 151-175.
ISSN 1554-8627
Veces citado: 1300
!
!
MIKKELSEN T.S.,HILLIER L.W., EICHLER E.E. et ál. 2005. Initial sequence of the chimpanzee
genome and comparison with the human genome. Nature, vol. 437, no. 7055, pp. 69-87.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 1034
PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (2)
PUENTE X.S., PINYOL M., QUESADA V. et ál. 2011. Whole-genome sequencing identifies recurrent
mutations in chronic lymphocytic leukaemia. Nature, vol. 475, no. 7354, pp. 101-105.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 402
!
HUDSON T.J., ANDERSON W., ARETZ A. et ál. 2010. International network of cancer genome
projects%$Nature, vol. 464, no. 7291, pp. 993-998.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 396
!!
[ h t t p : / / w w w. f u n d a c i o n b o t i n . o r g / c a r l o s - l o p e z - o t i n _ d o n d e - e s t a m o s _ p r o g r a m a - t r a n s f e r e n c i a tecnologica_ciencia_areas.htm]
[ h t t p : / / w w w . u n i o v i e d o . e s / O n c o l o g i a / i n d e x . p h p ?
option=com_content&view=article&id=76&Itemid=120&lang=es]
!
!
!
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Vol.6 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
!
Pere Puigdomènech i Rosell!
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_291014. (de Todas las bases de datos)
Autor: (Puigdomènech P) AND Dirección: (barcelona)
Período de tiempo: Todos los años
Resultados: 195
AFILIACIÓN
Centre for Research in Agricultural Genomics (CRAG)
CSIC-IRTA-UAB-UB. Barcelona, Spain.
!
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Plant Sciences, Biochemistry Molecular Biology, Genetics Heredity, Cell Biology, Life Sciences
Biomedicine Other Topics.
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
LA PAZ J.L., PLA M., CENTENO E. et ál. 2014. The Use of Massive Sequencing to Detect Differences
between Immature Embryos of MON810 and a Comparable Non-GM Maize Variety. Plos One, vol. 9,
no. 6, DOI: 10.1371/journal.pone.0100895.
ISSN 1932-6203
PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
MAYER K., SCHULLER C., WAMBUTT R. et ál. 1999. Sequence and analysis of chromosome 4 of the
plant Arabidopsis thaliana. Nature, vol. 402, no. 6763, pp. 769-777.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 1844
!
SALANOUBAT M., LEMCKE K., RIEGER M. et ál. 2000. Sequence and analysis of chromosome 3 of
the plant Arabidopsis thaliana. Nature, vol. 408, no. 6814, pp. 820-822.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 1404
!
!
BEVAN M., BANCROFT I., BENT E. et ál. 1998. Analysis of 1.9 Mb of contiguous sequence from
chromosome 4 of Arabidopsis thaliana. Nature, vol. 391, no. 6666, pp. 485-488.
ISSN 0028-0836
Veces citado: 782
PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (1)
GARCIA-MAS J., BENJAK, A., SANSEVERINO W. et ál. 2012. The genome of melon (Cucumis melo
L.). Proceedings of The National Academy of Sciences of the United States Of America, vol. 109,
no. 29, pp. 11872-11877.
ISSN 0027-8424
Veces citado: 64
!!
[http://www.cragenomica.es/es/personal/detalle/pere-puigdomenech]
[ h t t p : / / w w w . c s i c . e s / w e b / g u e s t / b u s c a r ?
p_p_state=maximized&p_p_lifecycle=1&_contentviewerservice_WAR_alfresco_packportlet_struts_action=
%
2
F
c
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ackportlet_nodeRef=workspace%3A%2F%2FSpacesStore%2Ff004c704-753d-40a0-90c4db119932d119&p_p_mode=view&contentType=article]
!
!
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
161
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
!
Antonio Granell Richart!
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_011114. (de Todas las bases de datos)
Autor: (Granell A)
Refinado por: autores: (GRANELL A OR GRANELL ANTONIO)
Período de tiempo: Todos los años.
Resultados: 109
AFILIACIÓN
Instituto de Biología Molecular de Plantas (IBMCP-CSIC-UPV)
Valencia, Spain.
162
!
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Plant Sciences, Biochemistry Molecular Biology, Genetics Heredity, Chemistry, Biotechnology Applied
Microbiology.
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
!
RUBIO-MORAGA A., RAMBLA J.L., FERNANDEZ-DE-CARMEN A. et ál. 2014. New target carotenoids
for CCD4 enzymes are revealed with the characterization of a novel stress-induced carotenoid
cleavage dioxygenase gene from Crocus sativus. Plant molecular biology, vol. 86, no. 4-5, pp.
555-69.
ISSN1573-5028
!
PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
SATO S., TABATA S., HIRAKAWA H. et ál. 2012. The tomato genome sequence provides insights into
fleshy fruit evolution. Nature, vol. 485, no. 7400, pp. 635-641.
ISSN: 0028-0836
Veces citado: 385
!
ORZAEZ D., GRANELL A. 1997. DNA fragmentation is regulated by ethylene during carpel
senescence in Pisum sativum. Plant Journal, vol. 11, no. 1, pp. 137-144.
ISSN 0960-7412
Veces citado: 135
!
!
FORMENT J., GADEA J., HUERTA L. et ál. 2005. Development of a citrus genome-wide EST
collection and cDNA microarray as resources for genomic studies. Plant Molecular Biology, vol. 57,
no. 3, pp. 375-391.
ISSN 0167-4412
Veces citado: 92
PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (2)
SATO S., TABATA S., HIRAKAWA H. et ál. 2012. The tomato genome sequence provides insights into
fleshy fruit evolution. Nature, vol. 485, no. 7400, pp. 635-641.
ISSN: 0028-0836
Veces citado: 385
!
MUELLER L.A., TANKSLEY S.D., GIOVANNONI J.J.; et ál. 2005. The Tomato Sequencing Project, the
first cornerstone of the International Solanaceae Project (SOL). 13th Conference on Plant and Animal
Genome. San Diego, C.A. 2004. Comparative And Functional Genomics, vol. 6, no. 3, pp. 153-158
Veces citado: 83
! !
[http://www.ibmcp.upv.es/FGB/people/toni.html]
[http://www.ibmcp.upv.es/index.php?id_grp=32]
Vol.6 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
!
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Jose Antonio Godoy López!
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_291014. (de Todas las bases de datos)
Autor: (godoy j) AND Dirección: (doñana)
Período de tiempo: Todos los años
Resultados: 56
AFILIACIÓN
Estacion Biologica de Doñana (EBD)
CSIC-Sevilla, Spain.
!
163
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Genetics Heredity, Environmental Sciences Ecology,$ Zoology, Biochemistry Molecular Biology,
Evolutionary Biology.
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
ROQUES S., FURTADO M., JACOMO A.T. et ál. 2014. Monitoring jaguar populations Panthera onca
with non-invasive genetics: a pilot study in Brazilian ecosystems. ORYX, vol. 48, no. 3, pp. 361-369.
ISSN 0030-6053
!! !
!
PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
JORDANO P., GARCIA C., GODOY J. A. et ál. 2007. Differential contribution of frugivores to complex
seed dispersal patterns. Proceedings of the National Academy of Sciences of The United States
of America, Vol. 104, no. 9, pp. 3278-3282.
ISSN 0027-8424
Veces citado: 215
!
GODOY JA., JORDANO P. 2001. Seed dispersal by animals: exact identification of source trees with
endocarp DNA microsatellites. Molecular Ecology, vol.10, no. 9, pp. 2275-2283.
ISSN 0962-1083
Veces citado: 165
!
!
PALOMARES F., GODOY J.A. PIRIZ A. et ál. 2002. Faecal genetic analysis to determine the presence
and distribution of elusive carnivores: design and feasibility for the Iberian lynx. Molecular Ecology,
vol. 11, no. 10, pp. 2171-2182.
ISSN 0962-1083
Veces citado: 105
PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (1)
CASAS-MARCE M., SORIANO L., LOPEZ-BAO J.V. et ál. 2013. Genetics at the verge of extinction:
insights from the Iberian lynx. Molecular Ecology, vol. 22, no. 22, pp. 5503-5515.
ISSN: 0962-1083
Veces citado: 1
! !
[http://es.lynxgenomics.eu/research/523/creacion-genoma-lince-iberico-encara-recta-final-trasidentificarse-20.000-genes]
!
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Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
!
!
Juan Pascual Anaya!
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_301014. (de Todas las bases de datos)
Autor: (Pascual-anaya j)
Refinado por: Países/Territorios: (SPAIN OR JAPAN)
Período de tiempo: Todos los años
Resultados: 16
AFILIACIÓN
Center for Developmental Biology (RIKEN)
Kobe, Japan.
!
164
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Genetics Heredity, Environmental Sciences Ecology,$ Zoology, Biochemistry Molecular Biology,
Evolutionary Biology.
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
!
PASCUAL-ANAYA J., ZADDISSA A., AKEN B. et ál. 2014. Turtle ghrelin. Nature Genetics, vol. 46, no.
6, pp. 526-526.
ISSN 1061-4036
!
PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
WANG Z., PASCUAL-ANAYA J., ZADISSA A., et ál. 2013. The draft genomes of soft-shell turtle and
green sea turtle yield insights into the development and evolution of the turtle-specific body plan.
Nature Genetics, vol. 45. No. 6, pp. 701-706.
ISSN 1061-4036
Veces citado: 40
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D'ANIELLO S., IRIMIA M., MAESO I. et ál.2008. Gene expansion and retention leads to a diverse
tyrosine kinase superfamily in amphioxus. Molecular Biology And Evolution, vol. 25, no. 9, pp.
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ISSN 0737-4038
Veces citado: 39
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AMEMIYA C. T., PROHASKA S. J., HILL-FORCE A. et ál. 2008. The amphioxus Hox cluster:
Characterization, comparative genomics, and evolution. Journal of Experimental Zoology Part BMolecular And Developmental Evolution, vol. 310B, no. 5, pp. 465-477.
ISSN 1552-5007
Veces citado: 37
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PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (1)
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WANG Z., PASCUAL-ANAYA J., ZADISSA A., et ál. 2013. The draft genomes of soft-shell turtle and
green sea turtle yield insights into the development and evolution of the turtle-specific body plan.
Nature Genetics, vol. 45. No. 6, pp. 701-706.
ISSN 1061-4036
Veces citado: 40
[http://www.cdb.riken.jp/emo/japanese/indexj.html]
[http://www.riken.jp/en/research/labs/cdb/evol_morphol/]
!
Vol.6 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
!
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Enrique Viguera Mínguez!
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_011114. (de Todas las bases de datos)
Autor: (viguera e)
Período de tiempo: Todos los años.
Resultados: 29
AFILIACIÓN
Universidad de Málaga (UMA)
Málaga, Spain.
!
165
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Biochemistry Molecular Biology, Genetics Heredity, Microbiology, Immunology, Science Technology
Other Topics.
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
!
DUIGOU S., SILVAIN M., VIGUERA E. et ál. 2014. ssb Gene Duplication Restores the Viability of
DeltaholC and DeltaholD Escherichia coli Mutants. PLoS genetics, vol. 10, no. 10. DOI 10.1371/
journal.pgen.1004719.
ISSN1553-7404
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PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
VAN HAM R.C.H.J., KAMERBEEK J., PALACIOS C., et ál. 2003. Reductive genome evolution in
Buchnera aphidicola. Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of
America, vol. 100, no. 2, pp. 581-586.
ISSN 0027-8424
Veces citado: 785
!
MICHEL B., FLORES M.J., VIGUERA E. et ál. 2001. Rescue of arrested replication forks by
homologous recombination. Colloquium on Links Between Recombination and Replication-Vital Roles
of Recombination. Irvine, California. 2000. Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of
The United States Of America, vol. 98, no. 15, pp. 8181-8188.
ISSN 0027-8424
Veces citado: 192
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VIGUERA E., CANCEILL D., EHRLICH S.D. 2001. Replication slippage involves DNA polymerase
pausing and dissociation. Embo Journal, vol. 20, no. 10, pp. 2587-2595.
ISSN 0261-4189
Veces citado: 106
PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (1)
!!
!
VAN HAM R.C.H.J., KAMERBEEK J., PALACIOS C., et ál. 2003. Reductive genome evolution in
Buchnera aphidicola. Proceedings Of The National Academy Of Sciences Of The United States Of
America, vol. 100, no. 2, pp. 581-586.
ISSN 0027-8424
Veces citado: 785
[http://www.genetica.uma.es/fichapersonal.php?id=53]
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Jesús Navas Castillo!
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_021114. (de Todas las bases de datos)
Autor:(Navas-Castillo, J)
Refinado por: autores: (NAVAS-CASTILLO J OR NAVAS-CASTILLO JESUS)
Período de tiempo: Todos los años.
Resultados: 96
AFILIACIÓN
Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea. La Mayora (IHSM-CSIC-UMA)
Málaga, Spain.
!
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Plant Sciences, Virology, Genetics Heredity, Biochemistry Molecular Biology, Microbiology.
166
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
!
BARBOSA D.F., MARUBAYASHI J.M., DE MARCHI B.R. et ál. 2014. Indigenous American species of
the Bemisia tabaci complex are still widespread in the Americas. Pest Management Science, vol. 70,
no. 10, pp. 1440-1445.
ISSN 1526-498X
Veces citado: 1
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PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
MORIONES E., NAVAS-CASTILLO J. 2000. Tomato yellow leaf curl virus, an emerging virus complex
causing epidemics worldwide. 7th International Plant Virus Epidemilolgy Symposium. Almeria, Spain.
1999. Virus Research, vol. 71, no. 1-2, pp. 123-134.
ISSN 0168-1702
Veces citado: 187
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MONCI F., SANCHEZ-CAMPOS S., NAVAS-CASTILLO J. et ál. 2002. A natural recombinant between
the geminiviruses Tomato yellow leaf curl Sardinia virus and Tomato yellow leaf curl virus exhibits a
novel pathogenic phenotype and is becoming prevalent in Spanish populations. Virology, vol, 303, no.
2, pp. 317-326.
ISSN 0042-6822
Veces citado: 138
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SANCHEZ-CAMPOS S., NAVAS-CASTILLO J., CAMERO R. et ál. 1999. Displacement of tomato
yellow leaf curl virus (TYLCV)-Sr by TYLCV-Is in tomato epidemics in spain. Phytopathology, vol. 89,
no. 11, pp. 1038-1043.
ISSN 0031-949X
Veces citado: 101
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PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (1)
!!
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VILLANUEV F., SABANADZOVIC S., VALVERDE R.A. et ál. 2012. Complete Genome
Sequence of a Double-Stranded RNA Virus from Avocado. Journal Of Virology, vol. 86, no.
2, pp. 1282-1283.
ISSN 0022-538X
Veces citado: 5
[http://www.ihsm.uma-csic.es/person.php?id=2]
Vol.6 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
Monografía 2- 2014
Aureliano Bombarely Gómez!
DOCUMENTACIÓN
Web of Science_021114. (de Todas las bases de datos)
Autor: (Bombarely a)
Refinado por: autores: (BOMBARELY AURELIANO OR BOMBARELY A)
Período de tiempo: Todos los años.
Resultados: 23
AFILIACIÓN
Boyce Thompson Inst Plant Res. Cornell University
NY, USA.
!
AREAS DE INVESTIGACIÓN ISI (5)
Genetics Heredity, Plant Sciences, Biochemistry Molecular Biology,$ Biotechnology Applied
Microbiology, Mathematics.
167
PUBLICACIÓN MÁS RECIENTE
SHERMAN-BROYLES S., BOMBARELY A., POWELL A.F. et ál. 2014. The wild side of a major crop:
Soybean's perennial cousins from Down Under. American Journal Of Botany, vol. 101, no. 10, pp.
1651-1665.
ISSN1537-2197
!
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PUBLICACIONES MÁS CITADAS (3)
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ISSN: 0028-0836
Veces citado: 385
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BOMBARELY A., MENDA N., TECLE I.Y. et ál. 2011. The Sol Genomics Network (solgenomics.net):
growing tomatoes using Perl. Nucleic Acids Research, vol. 39, sup: 1, pp. D1149-D1155.
ISSN 0305-1048
Veces citado: 79
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MUELLER L.A., LANKHORST, R.K., TANKSLEY S.D. et ál. 2009. A Snapshot of the Emerging Tomato
Genome Sequence. Plant Genome, vol. 2, no. 1, pp. 78-92.
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Veces citado: 51
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PUBLICACIÓN Cazadores de Genomas (3)
SATO S., TABATA S., HIRAKAWA H. et ál. 2012. The tomato genome sequence provides insights into fleshy
fruit evolution. Nature, vol. 485, no. 7400, pp. 635-641.
ISSN: 0028-0836
Veces citado: 385
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GUO S., ZHANG J., SUN H. et ál. 2013. The draft genome of watermelon (Citrullus lanatus) and
resequencing of 20 diverse accessions. Nature Genetics, vol. 45, no.: 1, pp. 51-U82
ISSN 1061-4036
Veces citado: 44
!
BOMBARELY A.,
ROSLI H.G., VREBALOV J. et ál. 2012. A Draft Genome Sequence of Nicotiana
benthamiana to Enhance Molecular Plant-Microbe Biology Research. Molecular Plant-Microbe
Interactions, vol. 25, no. 12, pp. 1523-1530
ISSN 0894-0282
Veces citado: 41
!
[http://doylelab.wordpress.com/members/dr-aureliano-bombarely/] [http://vivo.cornell.edu/display/
ab782}
Luis Rodríguez Caso [email protected]
Técnico de laboratorio de la Estación Experimental “La Mayora”
Vol.7 ¦ Nº 150-Monográfico
MONOGRAFÍA CAZADORES DE GENOMAS!
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Autor de la ilustración: Moisés Donoso
Vol.6 ¦ Nº 150-Monográfico