Biología computacional en el CICY
Por Marytere Narváez
Mérida, Yucatán. 24 de julio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Los transcriptomas son la información expresada de un genoma. La doctora Elsa Góngora Castillo, investigadora Cátedra Conacyt del Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), describe que cuando los genes se expresan producen moléculas de ácido ribonucleico (RNA) que pueden llegar a traducirse en proteínas encargadas de realizar las funciones de las células.
“Para que se puedan formar proteínas, primero se deben producir las moléculas de RNA mensajero. Estas moléculas vienen de los genes y los genes están contenidos en el DNA (ácido desoxirribonucleico). Al conjunto de todas las moléculas se conoce como transcriptoma”, definió en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt.
Una de las líneas de investigación que se desarrollan en el CICY es Biología computacional enfocada a la respuesta de defensa de plantas durante una interacción planta-patógeno, donde se busca conocer la forma en que una planta se defiende ante un agente patógeno, ya sea un virus, un hongo o una bacteria, a través del estudio de los transcriptomas.
Dra. Elsa Beatriz Góngora.
“Se presume que las plantas tienen un complejo sistema de defensa, no igual al de los seres humanos, pero sí podríamos pensar que se trata de su sistema inmune. Una de las formas de estudiar qué hacen las plantas cuando son atacadas por algún patógeno es a través de los transcriptomas, para saber qué genes están trabajando para poder combatir o defenderse del ataque”, apuntó.
Tecnología en el laboratorio
Una de las tecnologías más novedosas en el campo de estudio de transcriptomas es la secuenciación masiva de RNA, también conocida como RNA-Seq. De acuerdo con Góngora Castillo, investigadora nacional nivel I, mediante secuenciación masiva se puede conocer la cadena de nucleótidos que conforman la secuencia de los transcritos que, a su vez, conforman el transcriptoma.
“Una de las ventajas que da este tipo de tecnología es que se puede estudiar un transcriptoma si no en su totalidad, sí con una visión más completa. En las plantas hay diferentes moléculas, genes, proteínas y sistemas que pueden estar involucrados en la defensa contra un patógeno y antes se dificultaba mucho ver el panorama completo. Con estas tecnologías disponibles tenemos mucha información y podemos tomar una foto completa de lo que está trabajando en el momento de la infección”, apuntó.
Por ejemplo, una de las moléculas clave para la defensa en plantas es el ácido salicílico, que enciende las señales en la planta para avisarle que está siendo atacada. En el caso de los hongos, las plantas cuentan con un arsenal de proteínas que ayudan a engrosar sus paredes celulares, o bien a degradar la pared celular del hongo para evitar que el patógeno siga avanzando.
“Puede haber caminos específicos en la defensa contra cada uno de estos patógenos, por lo que estudiar un gen es no tener el panorama completo. Con este tipo de tecnologías se puede tener una visión más completa de lo que pudiera estar pasando y esa es una de las ventajas más importantes”, indicó.
Sin embargo, el reto más destacable en el empleo de esta herramienta es la cantidad masiva de datos que se genera y la necesidad de un equipo de supercómputo que permita su uso y manejo.
“Otro aspecto importante es que, en el caso de los biólogos, además de biólogos tenemos que ser informáticos. No es solo saber qué está pasando con la planta sino tener conocimientos informáticos para el manejo y uso de software. A esta área de especialización se le llama bioinformática. La curva de aprendizaje de biología a informática (bioinformática) a veces puede ser una limitante para el uso de las herramientas de secuenciación masiva”, apuntó.
La investigadora se formó en biología molecular pero se adentró a la informática cuando incursionó en la secuenciación masiva. “Me gusta mucho trabajar con la información masiva y poder tener esta visión completa de lo que podría estar pasando”.
Búsqueda de nuevos contaminantes en el acuífero de Yucatán
Utilizando herramientas de secuenciación masiva, las investigadoras del CICY Elsa Beatriz Góngora y Aileen O’Connor desarrollan proyectos metagenómicos encaminados a conocer posibles contaminantes en el agua, una preocupación que se extiende entre investigadores a nivel internacional, como mencionó la doctora Nancy Denslow durante su participación en el 1er Simposio-Taller de Uso de Ómicas y Bioinformática, realizado en la unidad Mérida del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (Cinvestav IPN).
“Actualmente observamos los contaminantes ambientales, especialmente los que se comportan como hormonas que pueden cambiar la fisiología del organismo animal. Para esto usamos organismos acuáticos y observamos cómo reaccionan en el medio ambiente. Algunos pesticidas funcionan como hormonas, así que cambian la expresión de genes”, describió la investigadora de la Universidad de Florida.
De acuerdo con la doctora Elsa Góngora, actualmente se conoce que en Yucatán hay contaminación por pesticidas, desechos de granjas, desechos orgánicos en general, entre muchos otros, pero hay contaminantes de los que aún se desconoce su existencia y la forma de identificarlos.
“Nosotras estamos interesadas en estudiar a través de la metagenómica —una forma de estudiar masivamente microorganismos que viven en un ambiente— contaminantes que pudieran estar en el acuífero y desconocemos su presencia”, indicó.
Esto se realiza a través de la toma de muestras en un sitio definido, la extracción del DNA contenido en las muestras y la secuenciación masiva, que arrojará secuencias genómicas de una gran cantidad de microorganismos, principalmente bacterias.
“El tipo de bacterias que esté viviendo en ese ambiente contaminado nos puede dar una idea de cuáles son los contaminantes que existen”, señaló.
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