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Articulo de referencia

Genómica comparativa

La alineación del genoma completo es un método típico en genómica comparativa. Esta alineación de ocho genomas de bacterias Yersinia revela 78 bloques localmente colineales cons...

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La alineación del genoma completo es un método típico en genómica comparativa. Esta alineación de ocho genomas de bacterias Yersinia revela 78 bloques localmente colineales conservados entre los ocho taxones . Cada cromosoma se ha dispuesto horizontalmente y los bloques homólogos en cada genoma se muestran como regiones del mismo color vinculadas entre los genomas. Las regiones que están invertidas con respecto a Y. pestis KIM se desplazan por debajo del eje central del genoma. [ 1 ]

La genómica comparativa es una rama de la investigación biológica que examina las secuencias genómicas en un espectro de especies , desde humanos y ratones hasta una diversa gama de organismos, desde bacterias hasta chimpancés . [ 2 ] [ 3 ] Este enfoque holístico a gran escala compara dos o más genomas para descubrir las similitudes y diferencias entre ellos y estudiar la biología de los genomas individuales. [ 4 ] La comparación de secuencias genómicas completas proporciona una visión muy detallada de cómo los organismos se relacionan entre sí a nivel genético . Al comparar secuencias genómicas completas, los investigadores obtienen información sobre las relaciones genéticas entre organismos y estudian los cambios evolutivos . [ 2 ] El principio fundamental de la genómica comparativa es que las características comunes de dos organismos a menudo estarán codificadas en el ADN que se conserva evolutivamente entre ellos. Por lo tanto, la genómica comparativa proporciona una herramienta poderosa para estudiar los cambios evolutivos entre organismos, ayudando a identificar genes que se conservan o son comunes entre especies, así como genes que dan características únicas a cada organismo. Además, estos estudios pueden realizarse en diferentes niveles de los genomas para obtener múltiples perspectivas sobre los organismos. [ 4 ]

El análisis genómico comparativo comienza con una simple comparación de las características generales de los genomas, como el tamaño del genoma, el número de genes y el número de cromosomas. La Tabla 1 presenta datos de varios organismos modelo completamente secuenciados y destaca algunos hallazgos sorprendentes. Por ejemplo, si bien la pequeña planta con flores Arabidopsis thaliana tiene un genoma más pequeño que el de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster (157 millones de pares de bases frente a 165 millones de pares de bases, respectivamente), posee casi el doble de genes (25 000 frente a 13 000). De hecho, A. thaliana tiene aproximadamente el mismo número de genes que los humanos (25 000). Por lo tanto, una lección muy temprana aprendida en la era genómica es que el tamaño del genoma no se correlaciona con el estado evolutivo, ni el número de genes es proporcional al tamaño del genoma. [ 5 ]

En genómica comparativa, la sintenia es el orden preservado de genes en los cromosomas de especies relacionadas que indica su descendencia de un ancestro común . La sintenia proporciona un marco en el que se identifica la conservación de genes homólogos y el orden de los genes entre genomas de diferentes especies. [ 9 ] Los bloques de sintenia se definen más formalmente como regiones de cromosomas entre genomas que comparten un orden común de genes homólogos derivados de un ancestro común. [ 10 ] [ 11 ] Se han utilizado indistintamente nombres alternativos como sintenia conservada o colinealidad . [ 12 ] Las comparaciones de la sintenia del genoma entre y dentro de las especies han brindado una oportunidad para estudiar los procesos evolutivos que conducen a la diversidad del número y la estructura de los cromosomas en muchos linajes a lo largo del árbol de la vida; [ 13 ] [ 14 ] Los primeros descubrimientos que utilizan tales enfoques incluyen regiones cromosómicas conservadas en nematodos y levaduras , [ 15 ] [ 16 ] la historia evolutiva y los rasgos fenotípicos de grupos de genes Hox extremadamente conservados en animales y la familia de genes MADS-box en plantas, [ 17 ] [ 18 ] y la evolución del cariotipo en mamíferos y plantas. [ 19 ]

Además, la comparación de dos genomas no solo revela dominios conservados o sintenia, sino que también ayuda a detectar variaciones en el número de copias , polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) , inserciones/deleciones y otras variaciones estructurales genómicas .

Prácticamente iniciada tan pronto como se dispuso de los genomas completos de dos organismos (es decir, los genomas de las bacterias Haemophilus influenzae y Mycoplasma genitalium ) en 1995, la genómica comparativa es ahora un componente estándar del análisis de cada nueva secuencia genómica. [ 2 ] [ 20 ] Con la explosión en el número de proyectos genómicos debido a los avances en las tecnologías de secuenciación de ADN , particularmente los métodos de secuenciación de próxima generación a finales de la década de 2000, este campo se ha vuelto más sofisticado, lo que permite abordar muchos genomas en un solo estudio. [ 21 ] La genómica comparativa ha revelado altos niveles de similitud entre organismos estrechamente relacionados, como humanos y chimpancés, y, más sorprendentemente, similitud entre organismos aparentemente distantemente relacionados, como humanos y la levadura Saccharomyces cerevisiae . [ 22 ] También ha mostrado la extrema diversidad de la composición genética en diferentes linajes evolutivos. [ 20 ]

Historia

La genómica comparativa tiene su origen en la comparación de genomas virales a principios de la década de 1980. [ 20 ] Por ejemplo, se compararon virus de ARN pequeños que infectan animales ( picornavirus ) y aquellos que infectan plantas ( virus del mosaico del caupí ) y se descubrió que compartían una similitud de secuencia significativa y, en parte, el orden de sus genes. [ 23 ] En 1986, se publicó el primer estudio de genómica comparativa a mayor escala, que comparaba los genomas del virus varicela-zóster y del virus de Epstein-Barr , cada uno con más de 100 genes. [ 24 ]

La primera secuencia genómica completa de un organismo celular, la de Haemophilus influenzae Rd, se publicó en 1995. [ 25 ] El segundo artículo sobre la secuenciación del genoma fue el de la pequeña bacteria parásita Mycoplasma genitalium, publicado el mismo año. [ 26 ] A partir de este artículo, los informes sobre nuevos genomas se convirtieron inevitablemente en estudios de genómica comparativa. [ 20 ]

Genomas microbianos. El primer sistema de comparación de genomas microbianos de alta resolución (10-15 kbp) fue desarrollado en 1998 por Art Delcher, Simon Kasif y Steven Salzberg, y aplicado a la comparación de organismos microbianos completos altamente relacionados con sus colaboradores en el Instituto de Investigación Genómica (TIGR). El sistema se denomina MUMMER y fue descrito en una publicación de Nucleic Acids Research en 1999. Este sistema ayuda a los investigadores a identificar grandes reordenamientos, mutaciones de una sola base, inversiones, expansiones de repeticiones en tándem y otros polimorfismos. En bacterias, MUMMER permite identificar polimorfismos responsables de la virulencia, la patogenicidad y la resistencia a los antibióticos. El sistema también se aplicó al Proyecto de Organismo Mínimo en TIGR y, posteriormente, a muchos otros proyectos de genómica comparativa.

Genomas eucariotas. Saccharomyces cerevisiae , la levadura de panadería, fue el primer eucariota cuya secuencia genómica completa se publicó en 1996. [ 27 ] Tras la publicación del genoma del nematodo Caenorhabditis elegans en 1998 [ 15 ] y junto con el genoma de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster en 2000, [ 28 ] Gerald M. Rubin y su equipo publicaron un artículo titulado "Genómica comparativa de los eucariotas", en el que compararon los genomas de los eucariotas D. melanogaster , C. elegans y S. cerevisiae , así como el procariota H. influenzae . [ 29 ] Al mismo tiempo, Bonnie Berger , Eric Lander y su equipo publicaron un artículo sobre la comparación del genoma completo del ser humano y el ratón. [ 30 ]

Con la publicación de los grandes genomas de vertebrados en la década de 2000, incluyendo el humano , el pez globo japonés Takifugu rubripes y el ratón , se han publicado resultados precalculados de grandes comparaciones genómicas para su descarga o visualización en un navegador genómico . En lugar de realizar sus propios análisis, la mayoría de los biólogos pueden acceder a estas grandes comparaciones entre especies y evitar la impracticabilidad causada por el tamaño de los genomas. [ 31 ]

Los métodos de secuenciación de nueva generación , introducidos por primera vez en 2007, han generado una enorme cantidad de datos genómicos y han permitido a los investigadores generar múltiples secuencias genómicas preliminares (procariotas) simultáneamente. Estos métodos también pueden descubrir rápidamente polimorfismos de un solo nucleótido , inserciones y deleciones mediante el mapeo de lecturas no ensambladas contra un genoma de referencia bien anotado , proporcionando así una lista de posibles diferencias genéticas que podrían ser la base de cualquier variación funcional entre cepas. [ 21 ]

Principios evolutivos

Una característica fundamental de la biología es la evolución; la teoría evolutiva constituye el fundamento teórico de la genómica comparativa, y, a su vez, los resultados de esta última han enriquecido y desarrollado la teoría de la evolución de forma sin precedentes. Al comparar dos o más secuencias genómicas, se pueden deducir las relaciones evolutivas entre ellas en un árbol filogenético. A partir de diversos datos genómicos biológicos y del estudio de los procesos de evolución vertical y horizontal, se pueden comprender aspectos esenciales de la estructura genética y su función reguladora.

La similitud entre genomas relacionados es la base de la genómica comparativa. Si dos criaturas comparten un ancestro común reciente, las diferencias entre sus genomas se derivan de la evolución del genoma de dicho ancestro. Cuanto más estrecha sea la relación entre dos organismos, mayor será la similitud entre sus genomas. Si existe una estrecha relación entre ellos, su genoma mostrará un comportamiento lineal ( sintenia ), es decir, algunas o todas las secuencias genéticas se conservarán. Por lo tanto, las secuencias genómicas pueden utilizarse para identificar la función de los genes, analizando su homología (similitud de secuencia) con genes de función conocida.

La conservación evolutiva del gen FOXP2 humano se muestra en un alineamiento múltiple (en la parte inferior de la figura) en esta imagen del navegador genómico UCSC . Nótese que la conservación tiende a agruparse alrededor de las regiones codificantes (exones).

Las secuencias ortólogas son secuencias relacionadas en diferentes especies: un gen existe en la especie original, y esta se divide en dos especies, por lo que los genes de las nuevas especies son ortólogos a la secuencia de la especie original. Las secuencias parálogas se forman por clonación genética (duplicación génica): si un gen específico del genoma se copia, la copia de ambas secuencias es paráloga al gen original. Un par de secuencias ortólogas se denomina par ortólogo, mientras que un par de secuencias parálogas se denomina par colateral. Los pares ortólogos suelen tener la misma función o una similar, lo cual no siempre ocurre con los pares colaterales. En estos últimos, las secuencias tienden a evolucionar hacia funciones diferentes.

La genómica comparativa aprovecha tanto las similitudes como las diferencias en las proteínas , el ARN y las regiones reguladoras de distintos organismos para inferir cómo ha actuado la selección natural sobre estos elementos. Aquellos elementos responsables de las similitudes entre diferentes especies deberían conservarse a lo largo del tiempo ( selección estabilizadora ), mientras que los responsables de las diferencias entre especies deberían divergir ( selección positiva ). Finalmente, aquellos elementos que no son importantes para el éxito evolutivo del organismo no se conservarán (la selección es neutral).

Uno de los objetivos importantes de este campo es la identificación de los mecanismos de la evolución del genoma eucariota. Sin embargo, esto suele complicarse por la multiplicidad de eventos que han tenido lugar a lo largo de la historia de los linajes individuales, dejando solo rastros distorsionados y superpuestos en el genoma de cada organismo vivo. Por esta razón, los estudios de genómica comparativa de pequeños organismos modelo (por ejemplo, el modelo Caenorhabditis elegans y el estrechamente relacionado Caenorhabditis briggsae ) son de gran importancia para avanzar en nuestra comprensión de los mecanismos generales de la evolución. [ 32 ] [ 33 ]

Papel de las CNV en la evolución

La genómica comparativa juega un papel crucial en la identificación de variaciones del número de copias (CNV) y la comprensión de su significado en la evolución. Las CNV, que implican deleciones o duplicaciones de grandes segmentos de ADN, se reconocen como una fuente importante de diversidad genética , que influye en la estructura , la dosis y la regulación de los genes . Si bien los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) son más comunes, las CNV impactan regiones genómicas más grandes y pueden tener efectos profundos en el fenotipo y la diversidad. [ 34 ] Estudios recientes sugieren que las CNV constituyen alrededor del 4,8-9,5% del genoma humano y tienen un impacto funcional y evolutivo sustancial. En mamíferos, las CNV contribuyen significativamente a la diversidad de la población, influyendo en la expresión génica y varios rasgos fenotípicos . [ 35 ] Los análisis de genómica comparativa de los genomas humano y del chimpancé han revelado que las CNV pueden jugar un papel más importante en el cambio evolutivo en comparación con los cambios de un solo nucleótido. Las investigaciones indican que las CNV afectan a más nucleótidos que los cambios de pares de bases individuales, con aproximadamente el 2,7 % del genoma afectado por CNV en comparación con el 1,2 % por SNP. Además, si bien muchas CNV son compartidas entre humanos y chimpancés, una porción significativa es única de cada especie. Adicionalmente, las CNV se han asociado con enfermedades genéticas en humanos, lo que destaca su importancia para la salud humana. A pesar de esto, muchas preguntas sobre las CNV siguen sin respuesta, incluyendo su origen y contribuciones a la adaptación evolutiva y las enfermedades. La investigación en curso tiene como objetivo abordar estas preguntas utilizando técnicas como la hibridación genómica comparativa , que permite un examen detallado de las CNV y su significado. Cuando los investigadores examinaron los datos de secuencia brutos del humano y el chimpancé. [ 36 ]

Importancia de la genómica comparativa

La genómica comparativa tiene una profunda importancia en diversos campos, incluyendo la investigación médica, la biología básica y la conservación de la biodiversidad. Por ejemplo, en la investigación médica, predecir cómo las variantes genómicas influyen en los fenotipos a nivel de organismo, como el aumento del riesgo de enfermedades en humanos, sigue siendo un desafío debido al inmenso tamaño del genoma, que comprende aproximadamente tres mil millones de nucleótidos. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

Para abordar este desafío, la genómica comparativa ofrece una solución al identificar posiciones de nucleótidos que han permanecido inalteradas durante millones de años de evolución. Estas regiones conservadas indican posibles sitios donde las alteraciones genéticas podrían tener efectos perjudiciales en la aptitud de un organismo, guiando así la búsqueda de variantes causantes de enfermedades. Además, la genómica comparativa promete desentrañar los mecanismos de la evolución genética, las adaptaciones ambientales, las diferencias específicas de género y las variaciones poblacionales en los linajes de vertebrados. [ 40 ]

Además, los estudios comparativos permiten identificar firmas genómicas de selección: regiones del genoma que han experimentado un aumento y fijación preferenciales en las poblaciones debido a su importancia funcional en procesos específicos. [ 41 ] Por ejemplo, en genética animal, el ganado autóctono presenta una mayor resistencia a las enfermedades y adaptabilidad ambiental, pero menor productividad en comparación con las razas exóticas. Mediante análisis genómicos comparativos, se pueden identificar firmas genómicas significativas responsables de estos rasgos únicos. Con la información obtenida de esta firma, los criadores pueden tomar decisiones fundamentadas para mejorar las estrategias de cría y promover el desarrollo de las razas. [ 42 ]

==Métodos==Los enfoques computacionales son necesarios para las comparaciones de genomas, dada la gran cantidad de datos codificados en ellos. Muchas herramientas están ahora disponibles públicamente, desde comparaciones de genomas completos hasta análisis de expresión génica . [ 43 ] Esto incluye enfoques de sistemas y control, teoría de la información, análisis de cadenas y minería de datos. [ 44 ] Los enfoques computacionales seguirán siendo fundamentales para la investigación y la docencia, especialmente cuando la ciencia de la información y la biología genómica se enseñen conjuntamente. [ 45 ] El análisis de pangenoma es otro método de genómica comparativa: en los pangenomas de presencia-ausencia, los genes se dividen en un genoma central compartido por todos los miembros muestreados de una población y un genoma accesorio presente solo en algunos miembros. [ 46 ] En la genómica comparativa microbiana, la pangenómica comparativa puede utilizar esta estructura de núcleo versus accesorio para relacionar la variación del contenido genético con rasgos clínicamente relevantes como la virulencia y la resistencia antimicrobiana. [ 47 ]

Árbol filogenético de especies descendientes y ancestros reconstruidos. El color de las ramas representa las tasas de puntos de ruptura en RACF (puntos de ruptura por millón de años). Las ramas negras representan tasas de puntos de ruptura no determinadas. Los colores de las puntas representan la contigüidad del ensamblaje: negro, ensamblaje del genoma a nivel de andamio; verde, ensamblaje del genoma a nivel de cromosoma; amarillo, ensamblaje del genoma a nivel de andamio a escala cromosómica. Los números junto a los nombres de las especies indican el número de cromosomas diploides (si se conoce). [ 48 ]

La genómica comparativa comienza con comparaciones básicas del tamaño del genoma y la densidad génica. Por ejemplo, el tamaño del genoma es importante para la capacidad de codificación y posiblemente por razones regulatorias. Una alta densidad génica facilita la anotación del genoma y el análisis de la selección ambiental. Por el contrario, una baja densidad génica dificulta el mapeo de enfermedades genéticas como en el genoma humano. === Alineamiento de secuencias === Los alineamientos se utilizan para capturar información sobre secuencias similares como la ascendencia, la descendencia evolutiva común o la estructura y función comunes. Los alineamientos se pueden realizar tanto para secuencias de nucleótidos como de proteínas. [ 49 ] [ 50 ] Los alineamientos consisten en alineamientos locales o globales por pares y alineamientos de secuencias múltiples. Una forma de encontrar alineamientos globales es utilizar un algoritmo de programación dinámica conocido como algoritmo de Needleman-Wunsch, mientras que el algoritmo de Smith-Waterman se utiliza para encontrar alineamientos locales. Con el crecimiento exponencial de las bases de datos de secuencias y la aparición de secuencias más largas, hay un mayor interés en procedimientos de alineamiento más rápidos, aproximados o heurísticos . Entre estos, los algoritmos FASTA y BLAST destacan para el alineamiento local por pares. En los últimos años se han desarrollado programas específicos para alinear secuencias largas, como MUMmer (1999), BLASTZ (2003) y AVID (2003). Mientras que BLASTZ adopta un enfoque local, MUMmer y AVID están orientados al alineamiento global. Para aprovechar las ventajas de ambos enfoques, una estrategia eficaz consiste en integrarlos. Inicialmente, se emplea una variante rápida de BLAST, conocida como BLAT , para identificar regiones "ancla" homólogas. Estas anclas se analizan posteriormente para identificar conjuntos que presenten un orden y una orientación conservados. Dichos conjuntos de anclas se someten luego a un alineamiento mediante una estrategia global.

Además, los esfuerzos actuales se centran en optimizar los algoritmos existentes para gestionar la enorme cantidad de datos de secuencias genómicas, mejorando su velocidad. Asimismo, MAVID destaca como otro programa de alineación por pares notable, diseñado específicamente para alinear múltiples genomas.

Comparación por pares: La comparación por pares de datos de secuencias genómicas se utiliza ampliamente en la predicción comparativa de genes. Muchos estudios en genómica funcional comparativa se basan en comparaciones por pares, donde las características de cada gen se comparan con las características de otros genes entre especies. Este método produce muchas más comparaciones que observaciones únicas, lo que hace que cada comparación dependa de las demás. [ 51 ] [ 52 ]

Comparaciones múltiples: La comparación de múltiples genomas es una extensión natural de las comparaciones interespecíficas por pares. Estas comparaciones suelen tener como objetivo identificar regiones conservadas en dos escalas filogenéticas: 1. Las comparaciones profundas, a menudo denominadas huellas filogenéticas [ 53 ], revelan la conservación en unidades taxonómicas superiores como los vertebrados [ 54 ] . 2. Las comparaciones superficiales, denominadas recientemente sombra filogenética [ 55 ], analizan la conservación en un grupo de especies estrechamente relacionadas.

Variación cromosómica por cromosómica del ganado índico y taurino. Se identificaron las diferencias estructurales genómicas en el cromosoma X entre el ganado índico ( Bos indicus – ganado Nelore ) y el ganado taurino ( Bos taurus – ganado Hereford ) utilizando la herramienta SyRI.

Alineación del genoma completo

El alineamiento de genoma completo (WGA) implica la predicción de relaciones evolutivas a nivel de nucleótidos entre dos o más genomas. Integra elementos de alineamiento de secuencias colineales y predicción de ortología génica , lo que presenta un mayor desafío debido al gran tamaño y la naturaleza intrincada de los genomas completos. A pesar de su complejidad, han surgido numerosos métodos para abordar este problema, ya que los WGA desempeñan un papel crucial en diversos análisis a nivel genómico, como la inferencia filogenética, la anotación genómica y la predicción de funciones. [ 56 ] Así, SyRI (Identificador de Sintenia y Reordenamiento) es uno de estos métodos que utiliza el alineamiento de genoma completo y está diseñado para identificar diferencias tanto estructurales como de secuencia entre dos ensamblajes de genoma completo . Tomando los WGA como entrada, SyRI inicialmente busca disparidades en las estructuras genómicas. Posteriormente, identifica variaciones de secuencia locales dentro de regiones tanto reordenadas como no reordenadas (sinténicas). [ 57 ]

Ejemplo de un árbol filogenético creado a partir de una alineación de 250 secuencias únicas de la proteína de la espícula de la familia Betacoronavirus.

Reconstrucción filogenética

Otro método computacional para la genómica comparativa es la reconstrucción filogenética. Se utiliza para describir las relaciones evolutivas en términos de ancestros comunes. Estas relaciones se representan generalmente en un árbol llamado árbol filogenético . De manera similar, la teoría de la coalescencia es un modelo retrospectivo para rastrear los alelos de un gen en una población hasta una única copia ancestral compartida por los miembros de la población. Esto también se conoce como el ancestro común más reciente . El análisis basado en la teoría de la coalescencia intenta predecir el tiempo transcurrido entre la introducción de una mutación y la distribución de un alelo o gen en particular en una población. Este período de tiempo es igual al tiempo que hace que existió el ancestro común más reciente. Las relaciones de herencia se visualizan de forma similar a un árbol filogenético. La coalescencia (o la genealogía genética) se puede visualizar mediante dendrogramas . [ 58 ]

Ejemplo de bloque y ruptura de sintenia. Los genes ubicados en los cromosomas de dos especies se indican con letras. Cada gen se asocia con un número que representa la especie a la que pertenece (especie 1 o 2). Los genes ortólogos se conectan mediante líneas discontinuas y los genes sin relación ortóloga se tratan como huecos en los programas de sintenia. [ 59 ]

Mapas del genoma

Un método adicional en genómica comparativa es el mapeo genético . En el mapeo genético, la visualización de la sintenia es una forma de observar el orden conservado de los genes en los cromosomas. Generalmente se utiliza para cromosomas de especies emparentadas, ambas derivadas de un ancestro común. [ 60 ] Este y otros métodos pueden arrojar luz sobre la historia evolutiva. Un estudio reciente utilizó genómica comparativa para reconstruir 16 cariotipos ancestrales a lo largo de la filogenia de los mamíferos. La reconstrucción computacional mostró cómo se reorganizaron los cromosomas durante la evolución de los mamíferos. Proporcionó información sobre la conservación de regiones selectas a menudo asociadas con el control de los procesos de desarrollo. Además, ayudó a comprender la evolución cromosómica y las enfermedades genéticas asociadas con reordenamientos del ADN.

Los cuadrados verdes sólidos indican cromosomas de mamíferos mantenidos como un único bloque de sintenia (ya sea como un solo cromosoma o fusionado con otro MAM), con tonalidades del color que indican la fracción del cromosoma afectada por reordenamientos intracromosómicos (la tonalidad más clara es la más afectada). Los bloques divididos delimitan los cromosomas de mamíferos afectados por reordenamientos intercromosómicos. Los triángulos superiores (verdes) muestran la fracción del cromosoma afectada por reordenamientos intracromosómicos, y los triángulos inferiores (rojos) muestran la fracción afectada por reordenamientos intercromosómicos. Las relaciones sinténicas de cada MAM con el genoma humano se dan a la derecha del diagrama. MAMX aparece dividido en la cabra porque su cromosoma X está ensamblado como dos fragmentos separados. BOR, cromosoma ancestral boreoeuterio; EUA, cromosoma ancestral Euarchontoglires; EUC, cromosoma ancestral Euarchonta; EUT, cromosoma ancestral euterio; PMT; cromosoma ancestral Primatomorpha; PRT, cromosoma ancestral de los primates (Hominidae); THE, cromosoma ancestral de los terios.
Imagen del estudio Evolución del cariotipo ancestral de los mamíferos y regiones sinténicas. Se trata de una visualización de la historia evolutiva de cromosomas de mamíferos reconstruidos a partir del linaje humano. [ 48 ]

Herramientas

Las herramientas computacionales para analizar secuencias y genomas completos se están desarrollando rápidamente debido a la disponibilidad de grandes cantidades de datos genómicos. Al mismo tiempo, las herramientas de análisis comparativo progresan y mejoran. En los desafíos que plantean estos análisis, es muy importante visualizar los resultados comparativos. [ 61 ]

La visualización de la conservación de secuencias es una tarea compleja en el análisis comparativo de secuencias. Como sabemos, examinar manualmente la alineación de largas regiones genómicas resulta muy ineficiente. Los navegadores genómicos en línea ofrecen numerosas herramientas útiles para investigar secuencias genómicas, gracias a la integración de toda la información biológica basada en secuencias de las regiones genómicas. Al extraer una gran cantidad de datos biológicos relevantes, su uso resulta muy sencillo y requiere menos tiempo. [ 61 ]

  • Navegador UCSC : Este sitio contiene la secuencia de referencia y los ensamblajes preliminares de trabajo para una gran colección de genomas. [ 62 ]
  • Ensembl : El proyecto Ensembl produce bases de datos genómicas para vertebrados y otras especies eucariotas, y pone esta información a disposición del público de forma gratuita en línea. [ 63 ]
  • MapView : El visor de mapas proporciona una amplia variedad de datos de secuenciación y mapeo del genoma. [ 64 ]
  • VISTA es un conjunto integral de programas y bases de datos para el análisis comparativo de secuencias genómicas. Fue diseñado para visualizar los resultados del análisis comparativo basado en alineamientos de ADN. La presentación de datos comparativos generados por VISTA se adapta fácilmente tanto a conjuntos de datos pequeños como grandes. [ 65 ]
  • Navegador genómico BlueJay : Una herramienta de visualización independiente para la visualización a múltiples escalas de genomas anotados y otros elementos genómicos. [ 66 ]
  • SyRI : SyRI significa Identificador de Sintenia y Reordenamiento y es una herramienta versátil para la genómica comparativa, que ofrece funcionalidades para el análisis y la visualización de la sintenia, lo que ayuda a predecir las diferencias genómicas entre genomas relacionados utilizando ensamblajes de genoma completo (WGA). [ 67 ]
  • Synmap2 : Diseñado específicamente para el mapeo de sintenia, Synmap2 compara eficientemente mapas o ensamblajes genéticos, proporcionando información sobre la evolución del genoma y las reorganizaciones entre organismos relacionados. [ 68 ]
  • GSAlign : GSAlign facilita la alineación precisa de secuencias genómicas, particularmente útil para estudios de genómica comparativa a gran escala, lo que permite a los investigadores identificar similitudes y diferencias entre genomas. [ 69 ]
  • IGV (Integrative Genomics Viewer) : Una herramienta ampliamente utilizada para visualizar y analizar datos genómicos, IGV admite la genómica comparativa al permitir a los usuarios explorar alineaciones, variantes y anotaciones en múltiples genomas. [ 70 ]
  • Manta : Manta es un programa rápido para la detección de variantes estructurales, crucial para la genómica comparativa, ya que detecta reordenamientos genómicos como inserciones, deleciones, inversiones y duplicaciones, lo que ayuda a comprender la variación genética entre poblaciones o especies. [ 71 ]
  • CNVNatar : CNVNatar se especializa en la detección de variaciones en el número de copias (CNV), que son cruciales para comprender la evolución del genoma y la genética de poblaciones, proporcionando información sobre los cambios estructurales genómicos en diferentes organismos. [ 72 ]
  • PIPMaker : PIPMaker facilita la alineación y comparación de dos secuencias genómicas, lo que permite la identificación de regiones conservadas, duplicaciones y puntos de ruptura evolutivos, ayudando en los análisis de genómica comparativa. [ 73 ]
  • GLASS (Genome-wide Location and Sequence Searcher) : GLASS es una herramienta para identificar elementos reguladores conservados en todo el genoma, cruciales para los estudios de genómica comparativa centrados en la comprensión de la regulación y evolución de los genes. [ 74 ]
  • PatternHunter : PatternHunter es una herramienta versátil para el análisis de secuencias, que ofrece funcionalidades para identificar patrones, motivos y repeticiones conservados en secuencias genómicas, lo que facilita los estudios de genómica comparativa de familias de genes y elementos reguladores.
  • Mummer : Mummer es un conjunto de herramientas para la alineación y comparación de genomas completos, ampliamente utilizado en genómica comparativa para identificar similitudes, diferencias y eventos evolutivos entre genomas a diversas escalas. [ 75 ]

Una ventaja de usar herramientas en línea es que estos sitios web se desarrollan y actualizan constantemente. Hay muchas configuraciones y contenidos nuevos que se pueden usar en línea para mejorar la eficiencia. [ 61 ]

Aplicaciones seleccionadas

Agricultura

La agricultura es un campo que se beneficia de la genómica comparativa. La identificación de los loci de genes ventajosos es un paso clave en el mejoramiento genético de cultivos optimizados para un mayor rendimiento , rentabilidad, calidad y resistencia a enfermedades . Por ejemplo, un estudio de asociación de genoma completo realizado en 517 variedades locales de arroz reveló 80 loci asociados con varias categorías de desempeño agronómico, como el peso del grano, el contenido de amilosa y la tolerancia a la sequía . Muchos de estos loci no habían sido caracterizados previamente. [ 76 ] Esta metodología no solo es potente, sino también rápida. Los métodos anteriores para identificar loci asociados con el desempeño agronómico requerían varias generaciones de mejoramiento genético cuidadosamente monitoreado de cepas parentales, un esfuerzo que consume mucho tiempo y que resulta innecesario para los estudios de genómica comparativa. [ 77 ]

Medicamento

Desarrollo de vacunas

El campo médico también se beneficia del estudio de la genómica comparativa. En un enfoque conocido como vacunología inversa , los investigadores pueden descubrir antígenos candidatos para el desarrollo de vacunas analizando el genoma de un patógeno o una familia de patógenos. [ 78 ] La aplicación de un enfoque de genómica comparativa mediante el análisis de los genomas de varios patógenos relacionados puede conducir al desarrollo de vacunas multiprotectoras. Un equipo de investigadores empleó este enfoque para crear una vacuna universal contra el estreptococo del grupo B , un grupo de bacterias responsables de infecciones neonatales graves . [ 79 ] La genómica comparativa también puede utilizarse para generar especificidad en las vacunas contra patógenos estrechamente relacionados con microorganismos comensales. Por ejemplo, los investigadores utilizaron el análisis genómico comparativo de cepas comensales y patógenas de E. coli para identificar genes específicos de patógenos como base para encontrar antígenos que produzcan una respuesta inmune contra cepas patógenas pero no contra las comensales. [ 80 ] En mayo de 2019, utilizando el Conjunto Global de Genomas, un equipo del Reino Unido y Australia secuenció miles de aislamientos de Streptococcus del grupo A recolectados en todo el mundo , lo que proporcionó objetivos potenciales para desarrollar una vacuna contra el patógeno, también conocido como S. pyogenes . [ 81 ]

Medicina personalizada

La medicina personalizada , posibilitada por la genómica comparativa, representa un enfoque revolucionario en la atención médica, adaptando el tratamiento médico y la prevención de enfermedades a la composición genética de cada paciente. [ 82 ] Al analizar las variaciones genéticas entre poblaciones y compararlas con el genoma de un individuo, los médicos pueden identificar marcadores genéticos específicos asociados con la susceptibilidad a enfermedades, el metabolismo de los fármacos y la respuesta al tratamiento. Al identificar variantes genéticas asociadas con las vías metabólicas de los fármacos, las dianas farmacológicas y las reacciones adversas , la medicina personalizada puede optimizar la selección de medicamentos, la dosis y los regímenes de tratamiento para cada paciente. Este enfoque minimiza el riesgo de reacciones adversas a los medicamentos, aumenta la eficacia del tratamiento y mejora los resultados para el paciente.

Cáncer

La genómica del cáncer representa un campo de vanguardia en oncología que aprovecha la genómica comparativa para revolucionar las estrategias de diagnóstico, tratamiento y prevención del cáncer . La genómica comparativa desempeña un papel crucial en la investigación del cáncer al identificar mutaciones impulsoras y proporcionar análisis exhaustivos de mutaciones , alteraciones del número de copias , variantes estructurales, expresión génica y perfiles de metilación del ADN en estudios a gran escala en diferentes tipos de cáncer. Al analizar los genomas de las células cancerosas y compararlos con células sanas, los investigadores pueden descubrir alteraciones genéticas clave que impulsan la tumorigénesis , la progresión tumoral y la metástasis . Esta profunda comprensión del panorama genómico del cáncer tiene profundas implicaciones para la oncología de precisión . Además, la genómica comparativa es fundamental para dilucidar los mecanismos de resistencia a los fármacos , un desafío importante en el tratamiento del cáncer.

Se comparan los loci TCR de humanos (H, arriba) y ratones (M, abajo), con los elementos TCR en rojo, los genes no TCR en púrpura y los segmentos V en naranja, otros elementos TCR en rojo. M6A, una presunta metiltransferasa ; ZNF, una proteína de dedo de zinc ; OR, genes del receptor olfativo ; DAD1, defensor contra la muerte celular ; Los sitios de pseudogenes procesados ​​específicos de especie se muestran con triángulos grises. Véase también los números de acceso de GenBank AE000658-62. Modificado de Glusman et al. 2001. [ 83 ]

Modelos de ratón en inmunología

Las células T (también conocidas como linfocitos T o timocitos) son células inmunitarias que se desarrollan a partir de células madre en la médula ósea. Ayudan a defender el cuerpo de las infecciones y pueden contribuir a la lucha contra el cáncer. Debido a su semejanza morfológica, fisiológica y genética con los humanos, los ratones y las ratas han sido durante mucho tiempo las especies preferidas para los modelos animales de investigación biomédica . La investigación en medicina comparada se basa en la capacidad de utilizar información de una especie para comprender los mismos procesos en otra. Podemos obtener nuevos conocimientos sobre las vías moleculares comparando las células T humanas y de ratón y sus efectos en el sistema inmunitario mediante la genómica comparativa. Para comprender sus TCR y sus genes, Glusman realizó una investigación sobre la secuenciación de los loci del receptor de células T humanas y de ratón. Los genes TCR son bien conocidos y constituyen un recurso importante para apoyar la genómica funcional y comprender cómo los genes y las regiones intergénicas del genoma contribuyen a los procesos biológicos. [ 83 ]

Los receptores inmunes de células T son importantes para ver el mundo de los patógenos en el sistema inmune celular. Una de las razones para secuenciar los loci TCR humanos y de ratón fue comparar las secuencias de la familia de genes ortólogos y descubrir áreas conservadas usando genómica comparativa. Se pensó que estas reflejarían dos tipos de información biológica: (1) exones y (2) secuencias reguladoras . De hecho, la mayoría de los exones V, D, J y C pudieron identificarse en este método. Las regiones variables están codificadas por múltiples elementos de ADN únicos que se reorganizan y conectan durante la diferenciación de células T (TCR): elementos variables (V), de diversidad (D) y de unión (J) para los polipéptidos y ; y elementos V y J para los polipéptidos y .[Figura 1] Sin embargo, se habían mostrado varios bloques cortos no codificantes conservados del genoma. Los motivos humanos y de ratón se agrupan en gran medida en los 200 pb [Figura 2], se identificaron los potenciadores 3′ conocidos en el TCR/ y posteriormente se demostró que una región conservada de 100 pb en el intrón J del ratón tiene una función reguladora.

[Figura 2] Estructura genética de los segmentos genéticos V, D, J y C humanos (arriba) y de ratón (abajo). Las flechas representan la dirección de transcripción de cada gen TCR. Los cuadrados y círculos representan la dirección directa e inversa. Modificado de Glusman et al. 2001. [ 83 ]

Las comparaciones de las secuencias genómicas dentro de cada sitio físico o ubicación de un gen específico en un cromosoma (locs) y entre especies permiten investigar otros mecanismos y otras señales reguladoras. Algunos sugieren nuevas hipótesis sobre la evolución de los TCR, que deben ser probadas (y mejoradas) mediante la comparación con el conjunto de genes TCR de otras especies de vertebrados. Una investigación genómica comparativa de humanos y ratones permitirá, obviamente, el descubrimiento y la anotación de muchos otros genes, así como la identificación de secuencias reguladoras en otras especies. [ 83 ]

Investigación

La genómica comparativa también abre nuevas vías en otras áreas de investigación. A medida que la tecnología de secuenciación de ADN se ha vuelto más accesible, el número de genomas secuenciados ha aumentado. Con el creciente volumen de datos genómicos disponibles, la potencia de la inferencia genómica comparativa también ha aumentado.

Un ejemplo notable de esta mayor potencia se encuentra en investigaciones recientes sobre primates . Los métodos genómicos comparativos han permitido a los investigadores recopilar información sobre la variación genética , la expresión génica diferencial y la dinámica evolutiva en primates que era indetectable con datos y métodos anteriores. [ 84 ]

La genómica comparativa también ha adquirido una importancia creciente en la ecología microbiana y la investigación de la interacción planta-microbio. Al comparar grandes colecciones de genomas bacterianos de diferentes entornos, los investigadores han podido identificar genes y vías funcionales asociadas con la adaptación a nichos ecológicos específicos , como los estilos de vida asociados a plantas frente a los de vida libre. Combinados con datos transcriptómicos o metagenómicos , los enfoques de genómica comparativa pueden vincular la conservación y abundancia de genes con la relevancia ecológica, revelando genes bacterianos que se enriquecen y son transcripcionalmente activos de forma consistente en entornos asociados a plantas. Estos estudios han demostrado que la adaptación bacteriana a las plantas a menudo implica numerosos genes previamente no caracterizados, en lugar de un pequeño número de determinantes bien conocidos, lo que resalta el papel de la genómica comparativa en el descubrimiento de la diversidad funcional oculta y la especialización evolutiva en los genomas microbianos. [ 85 ] [ 86 ] [ 87 ]

Proyecto del Genoma del Gran Simio

El Proyecto Genoma de los Grandes Simios utilizó métodos genómicos comparativos para investigar la variación genética en las seis especies de grandes simios , encontrando niveles saludables de variación en su acervo genético a pesar de la disminución del tamaño de la población. [ 88 ] Otro estudio mostró que los patrones de metilación del ADN, un mecanismo de regulación conocido para la expresión génica, difieren en la corteza prefrontal de los humanos y los chimpancés, e implicó esta diferencia en la divergencia evolutiva de las dos especies. [ 89 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Darling AE, Miklós I, Ragan MA (julio de 2008). " Dinámica del reordenamiento del genoma en poblaciones bacterianas" . PLOS Genetics . 4 (7) e1000128. doi : 10.1371/journal.pgen.1000128 . PMC 2483231. PMID 18650965 .  
  2. 1 2 3 4 Touchman J (2010). "Genómica comparativa" . Nature Education Knowledge . 3 (10): 13.
  3. ↑ Xia X (2013). Genómica comparativa . SpringerBriefs in Genetics. Heidelberg: Springer. doi : 10.1007/978-3-642-37146-2 . ISBN 978-3-642-37145-5. S2CID 5491782 . 
  4. 1 2 Wei L, Liu Y, Dubchak I, Shon J, Park J (abril de 2002). "Enfoques de genómica comparativa para estudiar las similitudes y diferencias de los organismos" . Journal of Biomedical Informatics . 35 (2): 142– 150. doi : 10.1016/s1532-0464(02)00506-3 . PMID 12474427 . 
  5. ↑ Bennett MD, Leitch IJ, Price HJ, Johnston JS (abril de 2003). "Las comparaciones con Caenorhabditis (aproximadamente 100 Mb) y Drosophila (aproximadamente 175 Mb) mediante citometría de flujo muestran que el tamaño del genoma en Arabidopsis es de aproximadamente 157 Mb y, por lo tanto, aproximadamente un 25 % mayor que la estimación de la iniciativa del genoma de Arabidopsis de aproximadamente 125 Mb" . Annals of Botany . 91 (5): 547– 557. doi : 10.1093/aob/mcg057 . PMC 4242247. PMID 12646499 .  
  6. ↑ Zimin AV, Delcher AL, Florea L, Kelley DR, Schatz MC, Puiu D, et al. (2009). "Un ensamblaje del genoma completo de la vaca doméstica, Bos taurus" . Genome Biology . 10 (4) R42. Bibcode : 2009GenBi..10..R42Z . doi : 10.1186 / gb-2009-10-4-r42 . PMC 2688933. PMID 19393038 .   
  7. ↑ Holečková B, Schwarzbacherová V, Galdíková M, Koleničová S, Halušková J, Staničová J, et al. (agosto de 2021). "Aberraciones cromosómicas en el ganado" . Genes . 12 (9): 1330. doi : 10.3390/genes12091330 . PMC 8468509 . PMID 34573313 .   
  8. ↑ Elsik CG, Tellam RL, Worley KC, Gibbs RA, Muzny DM, Weinstock GM, et al. (abril de 2009). " La secuencia del genoma del ganado taurino: una ventana a la biología y evolución de los rumiantes" . Science . 324 (5926): 522– 528. Bibcode : 2009Sci...324..522A . doi : 10.1126/science.1169588 . PMC 2943200. PMID 19390049 .   
  9. ↑ Liu D, Hunt M, Tsai IJ (enero de 2018). "Inferencia de sintenia entre ensamblajes de genomas: una evaluación sistemática" . BMC Bioinformatics . 19 (1) 26. Bibcode : 2018BMCBi..19...26L . doi : 10.1186/s12859-018-2026-4 . PMC 5791376. PMID 29382321 .  
  10. ↑ Vergara IA, Chen N (septiembre de 2010). "Grandes bloques de sintenia revelados entre los genomas de Caenorhabditis elegans y Caenorhabditis briggsae usando OrthoCluster" . BMC Genomics . 11 : 516. doi : 10.1186/1471-2164-11-516 . PMC 2997010. PMID 20868500 .  
  11. ↑ Tang H, Lyons E, Pedersen B, Schnable JC, Paterson AH, Freeling M (abril de 2011). "Detección de bloques de sintenia en comparaciones genómicas por pares mediante programación entera" . BMC Bioinformatics . 12 102. doi : 10.1186/1471-2105-12-102 . PMC 3088904. PMID 21501495 .  
  12. ↑ Ehrlich J, Sankoff D, Nadeau JH (septiembre de 1997). "Conservación de la sintenia y reordenamientos cromosómicos durante la evolución de los mamíferos" . Genetics . 147 ( 1): 289– 296. doi : 10.1093/genetics/147.1.289 . PMC 1208112. PMID 9286688 .  
  13. ↑ Zhang G, Li B, Li C, Gilbert MT, Jarvis ED, Wang J (2014-12-11). "Datos genómicos comparativos del Proyecto de Filogenómica Aviar" . GigaScience . 3 ( 1) 26. doi : 10.1186/2047-217X-3-26 . PMC 4322804. PMID 25671091 .  
  14. ↑ Howe KL, Bolt BJ, Cain S, Chan J, Chen WJ, Davis P, et al. (enero de 2016). "WormBase 2016: expansión para facilitar la investigación genómica de helmintos" . Nucleic Acids Research . 44 (D1): D774– D780. doi : 10.1093 / nar/gkv1217 . PMC 4702863. PMID 26578572 .   
  15. 1 2 El Consorcio de Secuenciación de C. elegans (diciembre de 1998). "Secuencia del genoma del nematodo C. elegans : una plataforma para investigar la biología". Science . 282 (5396): 2012– 2018. doi : 10.1126/science.282.5396.2012 . PMID 9851916 . 
  16. ↑ Wong S, Wolfe KH (julio de 2005). "Nacimiento de un grupo de genes metabólicos en levadura mediante reubicación adaptativa de genes". Nature Genetics . 37 (7): 777– 782. Bibcode : 2005NaGen..37..777W . doi : 10.1038/ng1584 . PMID 15951822 . 
  17. ↑ Luebeck EG (octubre de 2010). "Cáncer: evolución genómica de la metástasis". Nature . 467 (7319): 1053– 1055. Bibcode : 2010Natur.467.1053L . doi : 10.1038/4671053a . PMID 20981088 . 
  18. ↑ Ruelens P, de Maagd RA, Proost S, Theißen G, Geuten K, Kaufmann K (2013). "FLOWERING LOCUS C en monocotiledóneas y el origen en tándem de los genes MADS-box específicos de angiospermas". Nature Communications . 4 2280. Bibcode : 2013NatCo...4.2280R . doi : 10.1038/ncomms3280 . PMID 23955420 . 
  19. ↑ Kemkemer C, Kohn M, Cooper DN, Froenicke L, Högel J, Hameister H, et al. (abril de 2009). "Las comparaciones de sintenia genética entre diferentes vertebrados proporcionan nuevas perspectivas sobre los eventos de ruptura y fusión durante la evolución del cariotipo de los mamíferos" . BMC Evolutionary Biology . 9 (1) 84. Bibcode : 2009BMCEE...9...84K . doi : 10.1186/1471-2148-9-84 . PMC 2681463. PMID 19393055 .   
  20. 1 2 3 4 Koonin EV, Galperin MY (2003). Secuencia - Evolución - Función: Enfoques computacionales en genómica comparativa . Dordrecht: Springer Science+Business Media.
  21. 1 2 Hu B, Xie G, Lo CC, Starkenburg SR, Chain PS (noviembre de 2011). "Genómica comparativa de patógenos en la era de la secuenciación de próxima generación: alineamientos genómicos, pangenómica y metagenómica". Briefings in Functional Genomics . 10 (6): 322– 333. doi : 10.1093/bfgp/elr042 . PMID 22199376 . 
  22. ↑ Russel PJ, Hertz PE, McMillan B (2011). Biología: La ciencia dinámica (2.ª ed.). Belmont, CA: Brooks/Cole. págs. 409–410 .  
  23. ↑ Argos P, Kamer G, Nicklin MJ, Wimmer E (septiembre de 1984). "La similitud en la organización genética y la homología entre las proteínas de los picornavirus animales y un comovirus vegetal sugieren un ancestro común de estas familias de virus" . Nucleic Acids Research . 12 (18): 7251– 7267. doi : 10.1093 / nar/12.18.7251 . PMC 320155. PMID 6384934 .  
  24. ↑ McGeoch DJ, Davison AJ (mayo de 1986). "Secuencia de ADN del gen del virus del herpes simple tipo 1 que codifica la glicoproteína gH, e identificación de homólogos en los genomas del virus varicela-zóster y del virus de Epstein-Barr" . Nucleic Acids Research . 14 (10): 4281– 4292. doi : 10.1093/nar/14.10.4281 . PMC 339861. PMID 3012465 .  
  25. ↑ Fleischmann RD, Adams MD, White O, Clayton RA, Kirkness EF, Kerlavage AR, et al. (julio de 1995). "Secuenciación aleatoria y ensamblaje del genoma completo de Haemophilus influenzae Rd". Science . 269 (5223): 496– 512. Bibcode : 1995Sci...269..496F . doi : 10.1126/science.7542800 . PMID 7542800 .  
  26. ↑ Fraser CM, Gocayne JD, White O, Adams MD, Clayton RA, Fleischmann RD, et al. (octubre de 1995). "El complemento genético mínimo de Mycoplasma genitalium". Science . 270 ( 5235): 397– 403. Bibcode : 1995Sci...270..397F . doi : 10.1126/science.270.5235.397 . PMID 7569993. S2CID 29825758 .   
  27. ↑ Goffeau A, Barrell BG, Bussey H, Davis RW, Dujon B, Feldmann H, et al. (octubre de 1996). "La vida con 6000 genes". Science . 274 (5287): 546, 563– 546, 567. Bibcode : 1996Sci...274..546G . doi : 10.1126/science.274.5287.546 . PMID 8849441 . S2CID 16763139 .   
  28. ^ Adams MD, Celniker SE, Holt RA, Evans CA, Gocayne JD, Amanatides PG, et al. (Marzo de 2000). "La secuencia del genoma de Drosophila melanogaster". Ciencia . 287 (5461): 2185– 2195. Bibcode : 2000Sci...287.2185. . CiteSeerX 10.1.1.549.8639 . doi : 10.1126/ciencia.287.5461.2185 . PMID 10731132 .   
  29. ^ Rubin GM , Yandell MD, Wortman JR, Gabor Miklos GL, Nelson CR, Hariharan IK y otros. (Marzo de 2000). "Genómica comparada de los eucariotas" . Ciencia . 287 (5461): 2204– 2215. Bibcode : 2000Sci...287.2204. . doi : 10.1126/ciencia.287.5461.2204 . PMC 2754258 . PMID 10731134 .   
  30. ↑ Batzoglou S, Pachter L, Mesirov JP, Berger B, Lander ES (julio de 2000). "Estructura genética humana y de ratón: análisis comparativo y aplicación a la predicción de exones" . Genome Research . 10 (7): 950– 958. doi : 10.1101/gr.10.7.950 . PMC 310911. PMID 10899144 .  
  31. ↑ Ureta-Vidal A, Ettwiller L, Birney E (abril de 2003). "Genómica comparativa: análisis del genoma completo en eucariotas metazoos". Nature Reviews. Genetics . 4 (4): 251– 262. doi : 10.1038/nrg1043 . PMID 12671656 . S2CID 2037634 .  
  32. ↑ Stein LD, Bao Z, Blasiar D, Blumenthal T, Brent MR, Chen N, et al. (noviembre de 2003). " La secuencia del genoma de Caenorhabditis briggsae: una plataforma para la genómica comparativa" . PLOS Biology . 1 (2) E45. doi : 10.1371/journal.pbio.0000045 . PMC 261899. PMID 14624247 .   
  33. ↑ "Un gusano recientemente secuenciado, una bendición para los biólogos de gusanos" . PLOS Biology . 1 (2) e4. 2003. doi : 10.1371/journal.pbio.0000044 . PMC 261884 . 
  34. ↑ Liu GE, Hou Y, Zhu B, Cardone MF, Jiang L, Cellamare A, et al. (mayo de 2010). " Análisis de variaciones en el número de copias entre diversas razas de ganado" . Genome Research . 20 (5): 693– 703. doi : 10.1101/gr.105403.110 . PMC 2860171. PMID 20212021 .   
  35. ↑ Liu Y, Mu Y, Wang W, Ahmed Z, Wei X, Lei C, et al. (2023). " Análisis de variaciones del número de copias genómicas mediante escaneo del genoma completo en ganado Qaidam chino" . Frontiers in Veterinary Science . 10 1148070. doi : 10.3389/fvets.2023.1148070 . PMC 10103646. PMID 37065216 .   
  36. ↑ "Variación del número de copias | Aprende ciencia en Scitable" . www.nature.com . Consultado el 3 de mayo de 2024 .
  37. ↑ Bornstein K, Gryan G, Chang ES, Marchler-Bauer A, Schneider VA (septiembre de 2023). "El recurso de genómica comparativa de los NIH: abordando las promesas y los desafíos de la genómica comparativa en la salud humana" . BMC Genomics . 24 (1) 575. doi : 10.1186/s12864-023-09643-4 . PMC 10523801. PMID 37759191 .  
  38. ↑ Zoonomia C, Serres A, Armstrong J, Johnson J, Marinescu VD, Murén E, et al. (noviembre de 2020). "Una multiherramienta de genómica comparativa para el descubrimiento científico y la conservación" . Nature . 587 ( 7833): 240–245 . Bibcode : 2020Natur.587..240Z . doi : 10.1038/s41586-020-2876-6 . PMC 7759459. PMID 33177664 .   
  39. ↑ Lappalainen T, Scott AJ, Brandt M, Hall IM (marzo de 2019). " Análisis genómico en la era de la secuenciación del genoma humano" . Cell . 177 (1): 70–84 . doi : 10.1016/j.cell.2019.02.032 . PMC 6532068. PMID 30901550 .  
  40. ↑ Kircher M, Witten DM, Jain P, O'Roak BJ, Cooper GM, Shendure J (marzo de 2014). "Un marco general para estimar la patogenicidad relativa de las variantes genéticas humanas" . Nature Genetics . 46 (3): 310–315 . Bibcode : 2014NaGen..46..310K . doi : 10.1038/ng.2892 . PMC 3992975. PMID 24487276 .  
  41. ↑ de la Fuente R, Díaz-Villanueva W, Arnau V, Moya A (febrero de 2023). "Firma genómica en biología evolutiva: una revisión" . Biology . 12 ( 2): 322. doi : 10.3390/biology12020322 . PMC 9953303. PMID 36829597 .  
  42. ↑ Verma S, Thakur A, Katoch S, Shekhar C, Wani AH, Kumar S, et al. (octubre de 2017). "Diferencias en los rasgos de respuesta inmune innata y adaptativa del ganado Pahari (raza indígena india no descrita) y el ganado mestizo Jersey". Inmunología Veterinaria e Inmunopatología . 192 : 20–27 . doi : 10.1016/j.vetimm.2017.09.003 . PMID 29042011 .  
  43. ↑ Cristianini N, Hahn M (2006). Introducción a la genómica computacional . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-67191-0.
  44. ↑ Pratas D, Silva RM, Pinho AJ, Ferreira PJ (mayo de 2015). "Un método sin alineación para encontrar y visualizar reordenamientos entre pares de secuencias de ADN" . Scientific Reports . 5 10203. Bibcode : 2015NatSR...510203P . doi : 10.1038/srep10203 . PMC 4434998. PMID 25984837 .  
  45. ↑ Via A, De Las Rivas J, Attwood TK, Landsman D, Brazas MD, Leunissen JA, et al. (octubre de 2011). " Diez reglas sencillas para desarrollar un curso corto de formación en bioinformática" . PLOS Computational Biology . 7 (10) e1002245. Bibcode : 2011PLSCB...7E2245V . doi : 10.1371/journal.pcbi.1002245 . PMC 3203054. PMID 22046119 .   
  46. ↑ "Una introducción sencilla a la pangenómica" . Briefings in Bioinformatics . Oxford Academic. 2024. Consultado el 18 de junio de 2026 .
  47. ↑ "Pangenómica comparativa: el análisis de 12 pangenomas de patógenos microbianos revela estructuras globales conservadas de diversidad genética y funcional" . BMC Genomics . Springer Nature. 2022. Consultado el 18 de junio de 2026 .
  48. 1 2 Damas J, Corbo M, Kim J, Turner-Maier J, Farré M, Larkin DM, et al. (octubre de 2022). "Evolución del cariotipo ancestral de los mamíferos y las regiones sinténicas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 119 (40) e2209139119. Bibcode : 2022PNAS..11909139D . doi : 10.1073/pnas.2209139119 . PMC 9550189. PMID 36161960 .   
  49. ↑ Altschul SF, Pop M (2017). "Alineación de secuencias" . En Rosen KH, Shier DR, Goddard W (eds.). Manual de matemáticas discretas y combinatorias (2.ª ed.). Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis. ISBN  978-1-58488-780-5. PMID 29206392 . Consultado el 18-12-2022 . 
  50. ^ Prjibelski AD, Korobeynikov AI, Lapidus AL (1 de enero de 2019). "Análisis de secuencia". En Ranganathan S, Gribskov M, Nakai K, Schönbach C (eds.). Enciclopedia de Bioinformática y Biología Computacional . Oxford: Prensa académica. págs. 292– 322. doi : 10.1016/b978-0-12-809633-8.20106-4 . ISBN  978-0-12-811432-2. S2CID 226247797 . 
  51. ^ Haubold B, Wiehe T (septiembre de 2004). "Genómica comparada: métodos y aplicaciones". Die Naturwissenschaften . 91 (9): 405– 421. Código bibliográfico : 2004NW.....91..405H . doi : 10.1007/s00114-004-0542-8 . PMID 15278216 . 
  52. ↑ Dunn CW, Zapata F, Munro C, Siebert S, Hejnol A (enero de 2018). "Las comparaciones por pares entre especies son problemáticas al analizar datos genómicos funcionales" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 115 (3): E409– E417. Bibcode : 2018PNAS..115E.409D . doi : 10.1073/pnas.1707515115 . PMC 5776959. PMID 29301966 .  
  53. ↑ Hardison RC, Oeltjen J, Miller W (octubre de 1997). "Alineaciones de secuencias largas humano-ratón revelan nuevos elementos reguladores: una razón para secuenciar el genoma del ratón" . Genome Research . 7 (10): 959– 966. doi : 10.1101/gr.7.10.959 . PMID 9331366 . 
  54. ↑ Elgar G, Sandford R, Aparicio S, Macrae A, Venkatesh B, Brenner S (abril de 1996). "Lo pequeño es hermoso: genómica comparativa con el pez globo (Fugu rubripes)" . Trends in Genetics . 12 (4): 145– 150. doi : 10.1016/0168-9525(96)10018-4 . PMID 8901419 . 
  55. ^ Boffelli D, McAuliffe J, Ovcharenko D, Lewis KD, Ovcharenko I, Pachter L, et al. (febrero de 2003). "Sombreado filogenético de secuencias de primates para encontrar regiones funcionales del genoma humano" . Ciencia . 299 (5611): 1391– 1394. Bibcode : 2003Sci...299.1391B . doi : 10.1126/ciencia.1081331 . PMID 12610304 .  
  56. ↑ Dewey CN (2012). "Alineación del genoma completo". En Anisimova M (ed.). Genómica evolutiva . Métodos en biología molecular. Vol. 855. Totowa, NJ: Humana Press. pp. 237–257 . doi : 10.1007/978-1-61779-582-4_8 . ISBN   978-1-61779-581-7PMID 22407711​​ 
  57. ↑ Goel M, Sun H, Jiao W, Schneeberger K (2019). "SyRI: Finding genomic rearrangements and local sequence differences from whole-genome assemblies" . Genome Biology . 20 (1) 277. doi : 10.1186/s13059-019-1911-0 . PMC 6913012. PMID 31842948 .  
  58. ^ Haubold B, Wiehe T (septiembre de 2004). "Genómica comparada: métodos y aplicaciones". Die Naturwissenschaften . 91 (9): 405– 421. Código bibliográfico : 2004NW.....91..405H . doi : 10.1007/s00114-004-0542-8 . PMID 15278216 . S2CID 2041895 .  
  59. ↑ Liu D, Hunt M, Tsai IJ (enero de 2018). "Inferencia de sintenia entre ensamblajes de genomas: una evaluación sistemática" . BMC Bioinformatics . 19 (1) 26. Bibcode : 2018BMCBi..19...26L . doi : 10.1186/s12859-018-2026-4 . PMC 5791376. PMID 29382321 .  
  60. ↑ Duran C, Edwards D, Batley J (2009). "Mapas genéticos y el uso de la sintenia". Genómica vegetal . Métodos en biología molecular. Vol. 513. pp. 41–55 . doi : 10.1007/978-1-59745-427-8_3 . ISBN   978-1-58829-997-0. PMID 19347649 . 
  61. 1 2 3 Bergman NH (2007). Bergman NH (ed.). Genómica comparativa: volúmenes 1 y 2. Totowa, Nueva Jersey: Humana Press. ISBN 978-193411-537-4. PMID 21250292 . 
  62. ↑ "Navegador UCSC" .
  63. ↑ "Navegador del genoma Ensembl" .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  64. ↑ "Visor de mapas" . Archivado del original el 15 de julio de 2003.
  65. ↑ "Herramientas de VISTA" .
  66. ↑ Soh J, Gordon PM, Sensen CW (marzo de 2012). "El navegador de genomas Bluejay". Current Protocols in Bioinformatics . 37. John Wiley & Sons, Inc. Capítulo 10, Unidad 10.9. doi : 10.1002/0471250953.bi1009s37 . ISBN 978-0-471-25095-1. PMID 22389011 . S2CID 34553139 .  
  67. ↑ Goel M, Sun H, Jiao WB, Schneeberger K (diciembre de 2019). "SyRI: detección de reordenamientos genómicos y diferencias de secuencia local a partir de ensamblajes de genoma completo" . Genome Biology . 20 (1) 277. doi : 10.1186/s13059-019-1911-0 . PMC 6913012. PMID 31842948 .  
  68. ↑ Haug-Baltzell A, Stephens SA, Davey S, Scheidegger CE, Lyons E (julio de 2017). "SynMap2 y SynMap3D: navegadores de sintenia de genoma completo basados ​​en la web". Bioinformatics . 33 (14): 2197–2198 . doi : 10.1093/bioinformatics/btx144 . PMID 28334338 . 
  69. ↑ Lin HN , Hsu WL (febrero de 2020). "GSAlign: una herramienta eficiente de alineación de secuencias para genomas intraespecíficos" . BMC Genomics . 21 (1) 182. doi : 10.1186/s12864-020-6569-1 . PMC 7041101. PMID 32093618 .  
  70. ↑ Thorvaldsdóttir H, Robinson JT, Mesirov JP (marzo de 2013). "Integrative Genomics Viewer (IGV): visualización y exploración de datos genómicos de alto rendimiento" . Briefings in Bioinformatics . 14 (2): 178–192 . doi : 10.1093/bib/bbs017 . PMC 3603213. PMID 22517427 .  
  71. ↑ Chen X, Schulz-Trieglaff O, Shaw R, Barnes B, Schlesinger F, Källberg M, et al. (abril de 2016). "Manta: detección rápida de variantes estructurales e inserciones/deleciones para aplicaciones de secuenciación de la línea germinal y del cáncer". Bioinformatics . 32 (8): 1220–1222 . doi : 10.1093/bioinformatics/btv710 . PMID 26647377 .  
  72. ↑ Abyzov A, Urban AE, Snyder M, Gerstein M (junio de 2011). "CNVnator: un enfoque para descubrir, genotipificar y caracterizar CNV típicas y atípicas a partir de la secuenciación del genoma familiar y poblacional" . Genome Research . 21 (6): 974– 984. doi : 10.1101/gr.114876.110 . PMC 3106330. PMID 21324876 .  
  73. ↑ Elnitski L, Riemer C, Schwartz S, Hardison R, Miller W (febrero de 2003). "PipMaker: un servidor web para alineamientos de secuencias genómicas". Current Protocols in Bioinformatics . Capítulo 10. Capítulo 10, Unidad 10.2. doi : 10.1002/0471250953.bi1002s00 . PMID 18428692 . 
  74. ↑ Pal K, Bystry V, Reigl T, Demko M, Krejci A, Touloumenidou T, et al. (diciembre de 2017). "GLASS: evaluación asistida y estandarizada de variaciones genéticas a partir de datos de secuenciación Sanger". Bioinformatics . 33 (23): 3802– 3804. doi : 10.1093/bioinformatics/btx423 . PMID 29036643 .  
  75. ↑ Marçais G, Delcher AL, Phillippy AM, Coston R, Salzberg SL, Zimin A (enero de 2018). "MUMmer4: Un sistema de alineación de genomas rápido y versátil" . PLOS Computational Biology . 14 (1) e1005944. Bibcode : 2018PLSCB..14E5944M . doi : 10.1371/journal.pcbi.1005944 . PMC 5802927. PMID 29373581 .  
  76. ↑ Huang X, Wei X, Sang T, Zhao Q, Feng Q, Zhao Y, et al. (noviembre de 2010). "Estudios de asociación de todo el genoma de 14 rasgos agronómicos en variedades locales de arroz". Nature Genetics . 42 (11): 961– 967. doi : 10.1038/ng.695 . PMID 20972439. S2CID 439442 .   
  77. ↑ Morrell PL, Buckler ES , Ross-Ibarra J (diciembre de 2011). "Genómica de cultivos: avances y aplicaciones". Nature Reviews. Genetics . 13 (2): 85– 96. doi : 10.1038/nrg3097 . PMID 22207165. S2CID 13358998 .  
  78. ↑ Seib KL, Zhao X, Rappuoli R (octubre de 2012). "Desarrollo de vacunas en la era de la genómica: una década de vacunología inversa" . Microbiología Clínica e Infección . 18 (Supl. 5): 109–116 . doi : 10.1111/j.1469-0691.2012.03939.x . hdl : 10072/50260 . PMID 22882709 . 
  79. ↑ Maione D, Margarit I, Rinaudo CD, Masignani V, Mora M, Scarselli M, et al. (julio de 2005). "Identificación de una vacuna universal contra el estreptococo del grupo B mediante cribado de múltiples genomas" . Science . 309 ( 5731): 148– 150. Bibcode : 2005Sci...309..148M . doi : 10.1126/science.1109869 . PMC 1351092. PMID 15994562 .   
  80. ↑ Rasko DA, Rosovitz MJ, Myers GS, Mongodin EF, Fricke WF, Gajer P, et al. (octubre de 2008). " La estructura del pangenoma de Escherichia coli: análisis genómico comparativo de aislados comensales y patógenos de E. coli" . Journal of Bacteriology . 190 (20): 6881– 6893. Bibcode : 2008JBact.190.6881R . doi : 10.1128/JB.00619-08 . PMC 2566221. PMID 18676672 .   
  81. ↑ "Se identifican candidatos a dianas para vacunas contra el estreptococo del grupo A a partir de un conjunto global de genomas" . 28 de mayo de 2019.
  82. ↑ Sadee W (agosto de 2011). "Genómica y medicina personalizada". Revista Internacional de Farmacéutica . 415 ( 1–2 ): 2–4 . doi : 10.1016/j.ijpharm.2011.04.048 . PMID 21539903 . 
  83. 1 2 3 4 Glusman G, Rowen L, Lee I, Boysen C, Roach JC, Smit AF, et al. (septiembre de 2001). "Genómica comparativa de los loci del receptor de células T humanas y de ratón" . Immunity . 15 (3): 337– 349. doi : 10.1016/s1074-7613(01)00200-x . PMID 11567625 .  
  84. ↑ Rogers J, Gibbs RA (mayo de 2014). " Genómica comparativa de primates: patrones emergentes de contenido y dinámica del genoma" . Nature Reviews. Genetics . 15 (5): 347– 359. doi : 10.1038/nrg3707 . PMC 4113315. PMID 24709753 .  
  85. ↑ Saati-Santamaría Z, Baroncelli R, Rivas R, García-Fraile P (2022-11-10). "Genómica comparativa del género Pseudomonas revela evolución específica del huésped y del entorno" . Microbiology Spectrum . 10 (6): e02370–22. doi : 10.1128/spectrum.02370-22 . PMC 9769992. PMID 36354324 .  
  86. ↑ Levy A, Salas Gonzalez I, Mittelviefhaus M, Clingenpeel S, Herrera Paredes S, Miao J, et al. (2017-12-18). " Características genómicas de la adaptación bacteriana a las plantas" . Nature Genetics . 50 (1): 138– 150. doi : 10.1038/s41588-017-0012-9 . ISSN 1061-4036 . OSTI 1571092. PMC 5957079. PMID 29255260 .     
  87. ↑ Saati-Santamaría Z, González-Dominici LI, Jiménez-Gómez A, Morais D, Tláskal V, Frontela I, et al. (05-12-2025). "Descubrimiento guiado por transcriptoma de nuevos genes asociados a plantas en una rizosfera Pseudomonas" . Microbioma . 14 (1) 20.doi : 10.1186 /s40168-025-02277-6 . hdl : 10261/419581 . ISSN 2049-2618 .  
  88. ↑ Prado-Martinez J, Sudmant PH, Kidd JM, Li H, Kelley JL, Lorente-Galdos B, et al. (julio de 2013). "Diversidad genética e historia poblacional de los grandes simios" . Nature . 499 (7459): 471– 475. Bibcode : 2013Natur.499..471P . doi : 10.1038/nature12228 . PMC 3822165. PMID 23823723 .   
  89. ↑ Zeng J, Konopka G, Hunt BG, Preuss TM, Geschwind D, Yi SV (septiembre de 2012). "Mapas de metilación de genoma completo divergentes de cerebros humanos y de chimpancés revelan la base epigenética de la evolución reguladora humana" . American Journal of Human Genetics . 91 (3): 455– 465. doi : 10.1016/j.ajhg.2012.07.024 . PMC 3511995. PMID 22922032 .  

Lecturas adicionales

  • Kellis M, Patterson N, Endrizzi M, Birren B, Lander ES (mayo de 2003). "Secuenciación y comparación de especies de levadura para identificar genes y elementos reguladores". Nature . 423 ( 6937): 241– 254. Bibcode : 2003Natur.423..241K . doi : 10.1038/nature01644 . PMID 12748633. S2CID 1530261 .  
  • Cliften P, Sudarsanam P, Desikan A, Fulton L, Fulton B, Majors J, et  al. (julio de 2003). "Encontrando características funcionales en genomas de Saccharomyces mediante huellas filogenéticas" . Science . 301 ( 5629): 71– 76. Bibcode : 2003Sci...301...71C . doi : 10.1126/science.1084337 . PMID 12775844. S2CID 1305166 .  
  • Boffelli D, McAuliffe J, Ovcharenko D, Lewis KD, Ovcharenko I, Pachter L, et  al. (febrero de 2003). "Sombreado filogenético de secuencias de primates para encontrar regiones funcionales del genoma humano" . Ciencia . 299 (5611): 1391– 1394. Bibcode : 2003Sci...299.1391B . doi : 10.1126/ciencia.1081331 . PMID 12610304 . S2CID 17217612 .  
  • Dujon B, Sherman D, Fischer G, Durrens P, Casaregola S, Lafontaine I, et  al. (julio de 2004). "Evolución del genoma en levaduras". Nature . 430 ( 6995): 35– 44. Bibcode : 2004Natur.430...35D . doi : 10.1038/nature02579 . PMID 15229592. S2CID 4399964 .  
  • Filipski A, Kumar S (2005). "Genómica comparativa en eucariotas". En Gregory TR (ed.). La evolución del genoma . San Diego: Elsevier. pp. 521–583 . 
  • Gregory TR, DeSalle R (2005). "Genómica comparativa en procariotas". En Gregory TR (ed.). La evolución del genoma . San Diego: Elsevier. pp. 585–675 . 
  • Xie X, Lu J, Kulbokas EJ, Golub TR, Mootha V, Lindblad-Toh K, et  al. (marzo de 2005). " Descubrimiento sistemático de motivos reguladores en promotores humanos y 3' UTR mediante la comparación de varios mamíferos" . Nature . 434 (7031): 338– 345. Bibcode : 2005Natur.434..338X . doi : 10.1038/nature03441 . PMC 2923337. PMID 15735639 .  
  • Champ PC, Binnewies TT, Nielsen N, Zinman G, Kiil K, Wu H, et  al. (marzo de 2006). "Actualización del genoma: sesgo de la cadena de purinas en 280 genomas bacterianos" . Microbiology . 152 (Pt 3): 579–583 . doi : 10.1099/mic.0.28637-0 . PMID 16514138 . 
  • Kumar L, Breakspear A, Kistler C, Ma LJ, Xie X (marzo de 2010). "Descubrimiento sistemático de motivos reguladores en Fusarium graminearum mediante la comparación de cuatro genomas de Fusarium" . BMC Genomics . 11 208. doi : 10.1186/1471-2164-11-208 . PMC 2853525. PMID 20346147 .  
  • Batzoglou S, Pachter L, Mesirov JP, Berger B, Lander ES (julio de 2000). "Estructura genética humana y de ratón: análisis comparativo y aplicación a la predicción de exones" . Genome Research . 10 (7): 950– 958. doi : 10.1101/gr.10.7.950 . PMC 310911. PMID 10899144 .  
  • Base de datos de genomas en línea (GOLD)
  • Red de Noticias del Genoma