Unidad
02

Bienvenida

En la actualidad existe un gran cúmulo de información genética producto de la secuenciación de genes particulares de un organismo o de genomas completos. Pero, ¿cómo se puede interpretar toda esta información para que tenga alguna utilidad práctica en nuestros proyectos de investigación? La bioinformática representa una herramienta muy útil para el análisis de toda la información generada hasta el momento, es por ello que uno de los objetivos de esta unidad es introducirte en el uso de las principales bases de datos disponibles en la actualidad para que seas capaz de buscar, obtener y analizar datos de secuencias de ácidos nucleicos que te permitan responder preguntas específicas que pudieran presentarse en tu actividad profesional.

Así, durante esta unidad se abordarán aspectos teóricos sobre la búsqueda y análisis de secuencias de ácidos nucleicos, particularmente del alineamiento de secuencias como una herramienta para buscar similitudes entre las secuencias y con ello, poder inferir su función. Posteriormente, nos centraremos en la utilización de distintas bases de datos y software para obtener información diversa de secuencias de ácidos nucleicos y sus aplicaciones prácticas. Se indicará el uso de estos programas paso por paso, esperando que refuerces y practiques estos conocimientos al realizar las actividades planteadas. En esta unidad, se espera un compromiso mayor de tu parte por practicar el uso del software y en el análisis de los datos obtenidos.

Competencia específica

Interpretar el contenido de secuencias de nucleótidos para su utilización en procesos moleculares específicos mediante el uso de software especializado en el diseño de herramientas moleculares.


Logros

  • Identificar las bases teóricas del alineamiento de secuencias.
  • Distinguir el tipo de información genómica que se puede adquirir y analizar a partir de diversos softwares.
  • Definir las relaciones filogenéticas de los organismos en base al alineamiento de secuencias.
  • Determinar características intrínsecas de una secuencia en particular por medio del empleo de software.

Contenido

Unidad 2. Análisis computacional de secuencias de ADN

  • 2.1. Búsqueda de secuencias de ADN

    2.1.1. Formatos de secuencias

    2.1.2. El caso específico de algunas bases de datos

    2.1.3. Parámetros de búsqueda

  • 2.2. Alineamiento de secuencias

    2.2.1. Concepto de alineamiento de secuencias

    2.2.2. Fundamentos teóricos del alineamiento de secuencias

    2.2.3. Similitud, identidad y homología

    2.2.4. Alineamiento de un par de secuencias

    2.2.5. Alineamiento múltiple de secuencias

  • 2.3. Aplicaciones prácticas del análisis de las secuencias de ADN

    2.3.1. Contenido GC

    2.3.2. Diseño de cebadores

    2.3.3. Diseño de plásmidos y patrón de restricción

  • 2.4. Transcriptómica

Material de estudio

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Cierre

A lo largo de esta unidad, el alumno se percató de la utilidad de las bases de datos y software para el análisis de secuencias de ADN. Aprendió a acceder a secuencias de nucleótidos y analizarlas, interpretando los resultados obtenidos. Entre las herramientas bioinformáticas utilizadas se encuentran el alineamiento de secuencias, la determinación del porcentaje de identidad, la generación del patrón de restricción de una secuencia, diseño de cebadores, construcción de un mapa circular a partir de una secuencia, búsqueda y determinación del contenido GC. Los datos proveídos por estas herramientas permiten tener un mayor número de datos biológicos de esa secuencia particular, aún sin habernos trasladado a un laboratorio de investigación. Sin embargo, no debes olvidar que si bien las herramientas bioinformáticas son muy valiosas a ese respecto, la mayoría de las veces tendremos que comprobar nuestras hipótesis en el laboratorio. Por el momento nos enfocamos en secuencias de ADN. En la siguiente unidad, nos adentraremos en el análisis de secuencias de aminoácidos, un mundo también fascinante de la biología.

Fuentes de consulta

Básica

  • Baxevanis, A. E. & Ouellette, B. F. F. (Eds.). (2001). Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins. Second Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc.
  • Bolívar Zapata F.G. (Editor). (2007). Fundamentos y casos exitosos de la biotecnología moderna. México, El Colegio Nacional.
  • Brown S.M. (2000). Bioinformatics. A biologist´s guide to biocomputing and the internet. New York: Eaton Publishing.
  • Buehler L.K., Rashidi H.H. (Eds.) (2005). Bioinformatics Basics. Applications in Biological Science and Medicine. Second Edition. EUA: Taylor & Francis.
  • Claverie, Jean-Michel & Notredame, Cedric. (2007). Bioinformatics for Dummies. Second Edition. Indiana. Wiley Publishing Inc.
  • Dieffenbach, C.W., Lowe, T.M.J., Dveksler, G.S. General Concepts for PCR Oligonucleótido Design, in PCR Oligonucleotides, A Laboratory Manual, Dieffenbach, C.W, and Dveksler, G.S., Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1995, 133-155.
  • Gutteling, E. et al. (2006). Mapping phenotypic plasticity and genotype–environment interactions affecting life-history traits in Caenorhabditis elegans. Heredity 98, 28–37.
  • Hartl D. L., Jones E.W. (1998). Genetics. Principles and Analysis (4º Edition). EUA: Jones and Bartlett Publishers.
  • Konietzny, U. & Greiner, R. (2003). The application of PCR in the detection of mycotoxigenic fungi in foods. Braz. J. Microbiol. 34:283-300
  • Koning J., Wanjun G., Castoe T., Batzer M., Pollock D. (2011). Repetitive elements may comprise over two-thirds of the human genome. PLoS Genet 7(12): e1002384. doi:10.1371/journal.pgen.1002384.
  • Koressaar T, Remm M (2007) Enhancements and modifications of primer design program Primer3 Bioinformatics 23(10):1289-9.
  • Main-Hester, K. L., Colpitts, K. M., Thomas, G. A., Fang, F. C., Libby, S. J. (2008). Coordinate regulation of Salmonella pathogenicity island 1 (SPI1) and SPI4 in Salmonella enterica Serovar Typhimurium. Infect Immun. 76(3):1024-1035.
  • Krebs, J. E., Goldstein, E. S., Kilpatrick, S. T. (2010). Lewin’s essential genes. Second Edition. Massachusetts: Jones and Bartlett Publishiers.
  • Maslehi R., Mills J., Signore C., Kumar A., Ambroggio X., Amiran D. (2013). Integrative transcriptome analysis reveals dysregulations of canonical cancer molecular pathways in placenta leading to preclamapsia. Scientific reports, 3:2407.
  • Mount, David. (2001). Bioinformatics. Sequence and Genome Analysis. New York. Cold Spring Harbor Laboratory Press.
  • Novagen. (2003). pET System Manual. Novagen Catalog.
    https://web.archive.org/web/20150226010933/http://richsingiser.com/4402/Novagen%20pET%20system%20manual.pdf
  • Okazaki, Y., et al. (2002). Analysis of the mouse transcriptome based on functional annotation of 60,770 full-length cDNAs. Nature 420:563–573.
  • Orengo C.A., Jones D.T., Thornton J.M. (2003). Bioinformatics: Genes, proteins & computers. New York: BIOS Scientific Publishers.
  • Reece R.J. (2004). Analysis of genes and genomes. UK: John Wiley & Sons, Ldt.
  • Sambrook J., Russell D. (2001). Molecular cloning: A laboratory manual. Cold spring harbor, tercera edición. Nueva York, USA. Segundo volumen, sección 8.13.
  • Schuler, G. Sequence Alignement and Database searching en: Baxevanis A.F., Ouellette, F. (2001). Bionformatics: A practical guide to the analysis of genes and proteins. 3ª Ed. UK: Wiley.
  • Sharrocks, A.D. The design of oligonucleótidos for PCR, in PCR Technology, Current Innovations, Griffin, H.G., and Griffin, A.M, Ed., CRC Press, London, 1994, 5-11.
  • Shin D.H., Roberts A., Jancarik J., Yokota H., Kim R., David E. W. and Kim S. H. (2003). Crystal structure of a phosphatase with a unique substrate binding domain from Thermotoga marítima. Protein Science, 12:1464–1472.
  • Untergrasser A, Cutcutache I, Koressaar T, Ye J, Faircloth BC, Remm M, Rozen SG (2012) Primer3 - new capabilities and interfaces. Nucleic Acids Research 40(15):e115.
  • Vallin Plous C. (2007). Microarreglos de ADN y sus aplicaciones en investigaciones biomédicas. Revista CENIC. Ciencias Biológicas, Mayo-Agosto, 132-135.
  • Westhead D.R., Parish J.H., Twyman R.M. (2002). Instant Notes Bioinformatics. New York. BIOS Scientific Publishers.
  • Yang, Xiaohan, Schffler, Brian, Weston., Leslie. (2006). Recent developments in primer design for DNA polymorphism and mRNA profiling in higher plants. Plants methods. 2:4.
  • http://kinase.com/blast/docs/newoptions.html
  • https://web.archive.org/web/20171120205425/http://viroblast.dbi.udel.edu/CHO/parameters.php#
  • https://www.institutoroche.es/biotecnologia/bioinformatica
  • http://www.ebi.ac.uk/ena/about/about