Genómica comparativa

La genómica comparativa estudia las relaciones entre genomas de diferentes especies o razas. Es un intento de beneficiarse de la información proporcionada por las firmas de la selección natural para entender la función y los procesos evolutivos que actúan sobre los genomas. Aunque es todavía un campo reciente, promete adquirir nuevas percepciones sobre muchos aspectos de la evolución de las modernas especies. La cantidad total de información contenida en los genomas más complejos (750 megabytes en el caso del ser humano) requiere la automatización de los métodos de la genómica comparativa. La predicción de genes es una aplicación importante de la genómica comparativa, como también lo es el descubrimiento de nuevos y no codificantes, pero funcionales, elementos del genoma.

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La genómica comparativa se aprovecha tanto de las similitudes como de las diferencias en las proteínas, ARN, y regiones reguladoras de diferentes organismos para inferir cómo la selección natural ha actuado sobre tales elementos. Aquellos elementos que son responsables de similitudes entre diferentes especies se conservarían a través del tiempo (selección estabilizadora), mientras que los elementos responsables de las diferencias entre especies deberían divergir (selección direccional). Finalmente, aquellos elementos que no son importantes para los sucesos evolutivos del organismo no serán conservados (la selección es neutral).

La identificación de los mecanismos de la evolución del genoma eucariota mediante genómica comparativa es uno de los objetivos importantes de esta área. Sin embargo, a menudo es complicado dada la multiplicidad de eventos que han tenido lugar a través de la historia de linajes individuales, dejando sólo trazas distorsionadas y superpuestas en el genoma de cada organismo vivo. Por esta razón, los estudios por genómica comparativa de pequeños organismos modelo (la levadura, por ejemplo) son de gran importancia para avanzar en nuestro conocimiento de los mecanismos generales de la evolución.

Tras recorrer un largo camino desde su uso inicial como identificadora de proteínas funcionales, la genómica comparativa se concentra ahora en encontrar regiones reguladoras y moléculas de ARNip (ARN interferente pequeño, del inglés small interfering RNA, o siRNA). Se ha descubierto recientemente que especies lejanamente relacionadas comparten a menudo largos tramos de ADN conservados que no parecen codificar ninguna proteína. Se desconoce por ahora la funcionalidad de tales regiones ultraconservadas.

Los enfoques computacionales a la comparación genómica se han convertido recientemente en un tópico de investigación en informática. El desarrollo de las matemáticas asistidas por ordenador (con productos tales como Mathematica o Matlab ha ayudado a ingenieros, matemáticos e informáticos a comenzar a operar en este dominio, y una colección pública de casos de estudio y demostraciones está creciendo, extendiéndose desde comparaciones de genomas completos hasta el análisis de la expresión de genes.^[1] Todo ello ha incrementado la introducción de ideas diferentes, incluyendo conceptos tomados de sistemas y su control, teoría de la información, análisis de series y minería de datos. Se prevé que la aproximación computacional llegará a ser un tema estándar de investigación y docencia, mientras que los estudiantes con soltura en ambos temas empiezan a formarse en los múltiples cursos creados en los últimos años.

También en la Wikipedia

• Evolución
• Evolución molecular
• Deriva genética
• Genómica
• Selección natural
• Reloj molecular
• Biología evolutiva
• Anatomía comparada
• Organismo modelo

Referencias

1. ↑ Cristianini, N. and Hahn, M. Introduction to Computational Genomics, Cambridge University Press, 2006. (ISBN-13: 9780521671910 | ISBN-10: 0521671914)

• Kellis M, Patterson N, Endrizzi M, Birren B, Lander E (2003). Sequencing and Comparison of yeast species to identify genes and regulatory elements. Nature, pp. 241-254 (15 May 2003).
• Cliften P, Sudarsanam P, Desikan A (2003). Finding functional features in Saccharomyces genomes by phylogenetic footprinting. Science, pp. 71-76 (4 July 2003).
• Hardison RC. (2003). Comparative genomics. PLoS biology, 1(2):e58.
• Stein LD, et al. (2003). The genome sequence of Caenorhabditis briggsae: a platform for comparative genomics. PLoS Biology, 1(2):E45. doi: 10.1371/journal.pbio.0000045
• Boffeli D, McAuliffe J, Ovcharenko D, Lewis KD, Ovcharenko I, Pachter L, Rubin EM (2003). Phylogenetic shadowing of primate sequences to find functional regions of the human genome, Science, 299(5611):1391-1394.
• Dujon B, et al. (2004). Genome evolution in yeasts. Nature, 430:35-44 (1 July 2004).
• Filipski A, Kumar S (2005). Comparative genomics in eukaryotes. In The Evolution of the Genome (ed. T.R. Gregory), pp. 521-583. Elsevier, San Diego.
• Gregory TR, DeSalle R (2005). Comparative genomics in prokaryotes. In The Evolution of the Genome (ed. T.R. Gregory), pp. 585-675. Elsevier, San Diego.
• Xie X, Lu J. Kulbokas EJ, Golub T, Mootha V, Lindblad-Toh K, Lander E, Kellis M (2005). Systematic discovery of regulatory motifs in human promoters and 3' UTRs by comparison of several mammals. Nature.
• Champ PC, Binnewies TT, Nielsen N, Zinman G, Kiil K, Wu H, Bohlin J, Ussery DW (2006). Genome update: purine strand bias in 280 bacterial chromosomes. Microbiology, 152(3):579-583. HubMed

Enlaces externos

• Genomes OnLine Database (GOLD)
• Genome News Network
• TIGR Comprehensive Microbial Resource
• CBS Genome Atlas Database
• The UCSC Genome Browser
• The U.S. National Human Genome Research Institute
• Ensembl The Ensembl Genome Browser
• Genolevures, comparative genomics of the Hemiascomycetous yeasts
• Phylogenetically Inferred Groups (PhIGs), a recently developed method incorporates phylogenetic signals in building gene clusters for use in comparative genomics.
• Metazome, a resource for the phylogenomic exploration and analysis of Metazoan gene families.
• IMG The Integrated Microbial Genomes system, for comparative genome analysis by the DOE-JGI.
• Dcode.org Dcode.org Comparative Genomics Center.
• SUPERFAMILY Protein annotations for all completely sequenced organisms