Introducción a la Bioinformática

Genómica y bioinformática: Nuevas áreas de biotecnología

�  Genómica-Ciencia que se encarga de las estrategias de clonación, secuenciación y análisis de genes.

�  ¿Cómo los científicos puden estudiar genomas enteros?

Estrategias de secuenciación (Shotgun)

�  Secuenciación o clonación shotgun- Clonación y secuenciación de genes enteros

�  En la secuenciación shotgun el genoma completo, intrones y exones se clonan y secuencian; los genes individuales se clasifican posteriormente mediante informática.

�  Una estrategia shotgun para construir la secuencia de cromosomas enteros implica la utilización de enzimas de restricción para digerir fragmentos de cromosomas enteros.

�  Este proceso puede producir miles de fragmentos que tienen que ser secuenciados.

�  Cada fragmento de cromosomas se secuencia separadamente y despúes se utilizan programas de computadora para alinear los fragmentos en base a secuencias superpuestas .

�  Esto permite reconstruir la secuencia entera de todo un cromosoma.

�  El uso de computadora es esencial para organizar y comparar la secuencia de fragmentos de DNA.

�  BIOINFORMATICA- Campo interdisciplinario que aplica la ciencia informática y la tecnología de la información para promover una comprensión de los procesos biológicos.

Estrategia Shotgun �  En 1995, se utilizó para secuenciar los 1.8 millones

de pares de bases del genoma de Haemophilus influenzae.

�  Bases para el proyecto del genoma humano.

Bioinformática �  Fusión de la Biología Molecular con la Tecnología

Informática

�  Cuando los científicos clonan y secuencian un gen o una secuencia de DNA por primera vez, informan de sus hallazgos en publicaciones científicas y envían los datos de la secuencia a base de datos para que otros científicos puedan tener acceso a ella.

�  La manipulación de las bases de datos de las secuencias de DNA fue una de las primeras aplicaciones de la bioinformática, que implica el uso de hardware y software para estudiar, organizar, compartir y analizar los datos relativos a la estructura, secuencia y expresión de los genes y la estructura y funcionamiento de las proteínas.

Aplicaciones más comunes de la bioinformática

�  Bases de datos: Herramientas fundamentales para archivar y compartir datos.

�  Científicos que han clonado un gen introducen sus datos de secuencias en una base de datos, ésta busca la nueva secuencia para compararla con el resto de secuencias de la base de datos y crea una alineación de secuencias similares de nucleótidos para ver si encuentra una correspondencias.

�  Este es el primer paso tras clonar un gen verificar si: �  Ha sido clonado????

�  Estudiado????? �  Es nuevo???? Las bases de datos pueden utilizarse para predecir las secuencias de aminoácidos codificada por una secuencia de nucleótidos y para suministrar información sobre el funcionamiento del gen clonado.

�  Una estrategia para la construcción de comosomas enteros implica un método shotgun en el que se secuencien por separados fragmentos de cromosomas enteros digeridos por una enzima de restricción y después se utilicen programas para alinear los fragmentos en base a trozos de secuencias superpuestas, (contigs) secuencias contiguas.

Bases de Datos �  GenBank- Una de las bases más utilizadas en el

mundo.

�  Contiene la colección de secuencias de DNA de los Institutos Nacionales de Salud (NIH).

�  Comparte datos con bases de Japón y Europa.

�  EL NCBI( National Center for Biotechnology Information) es el encargado de mantener la base.

Búsqueda de bases de datos de DNA

�  Basic Local Alignment Search Tool (Herramienta de búsqueda de alineación local básica) para buscar en GenBank las correspondencias entre secuencias de genes clonados.

�  www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST

�  Cada entrada en el GenBANk se proporciona con un número de acceso.

�  Este número de acceso es lo que usan los científicos para referirse a una secuencia clonada.

Proyecto de Genoma Humano

�  Proyecto sin precedente, comenzó en 1990 por el departamento de energía de E.U.

�  Analizar variaciones genéticas (polimorfismos)

�  Cartografiar y secuenciar los genomas de organismos modelo.

�  Desarrollar nuevas técnicas de laboratorio, secuenciadores automatizados y tecnología informática.

Proyecto de Genoma Humano (PGH)

�  Difundir la información sobre el genoma humano.

�  Considerar los temas éticos, legales y sociales que acompañan al Proyecto del Genoma y a la investigación científica.

�  National Center of Human Genome Research coordinó la investigación pública sobre el PGH.

�  20 centro de seis países: China, Francia, Alemania, Gran Bretaña, Japón y E.U.

�  3 millones de dólares.

�  En una conferencia de prensa el 12 de febrero de 2001, el Dr. Francis Collin, director del Instituto Nacional de Investigación del genoma humano y director del proyecto del genoma humano y el Dr.J.Craig Venter, de Celera, anunciaron que Nature and Science iban a publicar varios artículos que describían el análisis inicial del borrador de la secuencia del genoma humano.

�  El 14 de abril de 2003, el consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma Humano anunció que su trabajo había terminado.

El genoma humano �  Consite de sólo 20,00 a 25,000 genes

codificadores de proteína, no los 100,000 genes que se habían predicho.

�  Muchas familias de genes con funciones relacionadas. Se ha encontrado que más de la mitad de los genes humanos pueden producir proteínas múltiples mediante “splicing”