Genomica

TEMA 12
GENOMICA
1. SECUENCIACION DE GENOMAS.
Los genomas varían en tamaño desde unos pocos millones de pares de bases hasta varios miles de
millones. Pero una sola reacción de secuenciación puede analizar únicamente unos mil pares de
bases.
Existe una estrategia para romper los genomas en fragmentos del tamaño apropiado para su
secuenciación. Esta estrategia se denomina SECUENCIACION ENPERDIGONADA o
SHOTGUN. En ella, un genoma se divide en un conjunto de fragmentos superpuestos que son lo
suficientemente pequeños como para poder secuenciarse. Usando las regiones de superposición, los
fragmentos secuenciados vuelven a ponerse en el orden correcto.
La secuenciación en perdigonada empieza usando ondas sónicas de alta frecuencia
(SONICACION) para romper el genoma en fragmentosde unas 160 kilobases (1kb son mil bases,
por tanto, 160.000 bases). A continuación, cada sección de 160 kb se inserta en un plásmido
llamado CROMOSOMA BACTERIANO ARTIFICIAL (BAC). Los BAC pueden replicar
grandes segmentos de DNA.
Cada BAC se inserta después en una célula de E. Coli distinta, y se crea lo que los investigadores
llaman una biblioteca de BAC, que no es otra cosa que unabiblioteca genómica (un conjunto de
todas las secuencias de DNA de un genoma concreto, dividido en pequeños fragmentos e insertado
en un vector de clonación). Separando las células en una biblioteca de BAC y después haciendo que
cada célula de lugar a una gran colonia, los investigadores pueden aislar grandes números de cada
fragmento de 160 kb.
Una vez que un equipo de investigación dispone demuchas copias de cada fragmento de 160 kb, el
DNA se rompe de nuevo en fragmentos de unos mil pares de bases. A continuación se insertan esos
pequeños fragmentos en plásmidos y se ponen dentro de células bacterianas. De este modo, el
genoma se descompone en dos niveles manejables:
•
•

Fragmentos de 160 kb en los BAC.
Segmentos de 1 kb en plásmidos.

Los plásmidos se copian muchas veces amedida que las bacterias se transforman en grandes
poblaciones. Entonces, se podrá disponer de grandes números de cada fragmento de mil pares de
bases para las reacciones de secuenciación.
Una vez que los fragmentos de mil pares de bases de cada clon BAC de 160 kb son secuenciados,
determinados programas de ordenador analizan las regiones donde se superponen los extremos de
cada segmento de milpares de bases. Los solapamientos existe porque había muchas copias de cada
segmento de 160 kb, y cada uno se fragmento al azar mediante sonicación. El ordenador mezcla y
empareja segmentos de un único clon BAC hasta que se obtiene una alineación consistente con
todos los datos disponibles. Entonces se analizan los extremos de cada BAC de un modo similar. El
objetivo es disponer cada segmentode 160 kb en su posición correcta en el cromosoma, basándose
en las regiones de solapamiento.
Básicamente, la estrategia de la perdigonada consiste en romper un genoma en fragmentos
minúsculos, secuenciar los fragmentos y después volver a ordenar la secuencia correctamente.
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Una vez obtenidas las secuencias de un genoma completo, había que crear bases de datos que
pudieran mantener lainformación de las secuencias completas y manejarla de tal forma que hicieran
que los datos en bruto y distintas anotaciones estuvieran disponibles para la comunidad
internacional de investigadores. Estas bases de datos de secuencias también tenían que permitir
búsquedas, de modo que los investigadores pudieran evaluar la similitud de genes recién
descubiertos con otros ya estudiados.
Como lacantidad de datos implicados es tan enorme, los retos informáticos de la genómica son
formidables. La inmensa cantidad de datos generados por los centros de secuenciación del genoma
ha hecho que la BIOINFORMATICA sea crucial para el continuo progreso en este campo.
1.1.

Qué genomas se están secuenciando y por qué.

La mayoría de los organismos seleccionados para secuenciar todo su genoma...