Estudios genómicos en parásitos

• Biología básica• Identificación/desarrollo de productos

control (drogas, vacunas)diagnóstico (Ag)

♦ Objetivos

♦ Dificultades • Los parásitos no son organismos ‘modelos’• Las especies relevantes son diversas

Desarrollos tecnológicos:secuenciación, (bio)informática

Análisis del genoma ProtozoariosAnálisis del transcriptoma Helmintos

♦ Estrategias

Clonas genómicas vs clonas de ADNc

Tomado de: ‘Molecular Biology of the Cell’ Alberts y col, 3a Ed, 1994 (Fig 7.24)

• ADNc no contienen intrones• frecuencia

nivel de transcripción

Estudios genómicos en parásitos helmintos

Los helmintos son organismos persistentes que causan infecciones crónicas, con altaprevalencia en todo el mundo

♦ Importancia

♦ Dificultades • Poseen genomas grandes (108 pb/102 Mb)• Las especies relevantes son diversas

Proyectos EST: Secuenciación sistemática de ADNcseleccionados al azar de genotecas de diferentesestadios

• Nematodos • Trematodos• Algunos cestodos

♦ Estrategia

Protostomados

Deuterostomados

Lofotrocozoarios

Ecdisozoarios

Tomado de Balavoine G. ‘Evolution and development of protostomes’

Los helmintos…Nematodos y Platelmintos (Cestodos y Trematodos)

integran grupos distintos de metazoarios

Ensamblaje (‘clustering’) y análisis de ESTs

NEMBASE:base de datosde ESTs de nematodos

Genómica y/otranscriptómica de nematodos

Filogenia (ARNr 18S) especies con proyecto EST (‘genoma parcial’) y/o proyecto genoma (*)

Tomado de: Mitreva y col. Trends in Genetics 21(10): 573-81, 2005

‘Espacio génico’ del phylum Nematodos

Tomado de: Parkinson y col. Nature Genetics 36(12): 1259-67, 2004

C. elegans:20,000 genes (12,000 flías) 22,000 péptidos

Otros: 30 especies (28 parásitos)~ 93,000 genes (60,000 flías)> 250,000 ESTs

• 50% exclusivos de nematodos (s/homólogos fuera del phylum)• 15% en todos los grupos de nematodos:

la mayoría (90%) c/homólogos fuera del phylum~ 1,300 específicos de nematodos

Secuencias predichas de ‘genomas parciales’ vs proteoma de C. elegans

Tomado de: Parkinson y col. Nature Genetics 36(12): 1259-67, 2004

Aunque poseen un plano corporal uniforme…

• los nematodos son extraordinariamente diversos

• el genoma de C. elegans representa una porción pequeña del espacio génico del phylum

Algunos genes identificados a partir de ESTs

• poseen ortólogos fuera del phylum

• no están presentes en el genoma de C. elegans

• genes perdidos en la evolución del linaje de C. elegans

• genes asociados con el parasitismo (?)

El complejo de genes Hox en la evolución de los nematodos

Tomado de: Aboobaker y Blaxter, Current Biology 13: 37-40, 2003

Genes asociados con el parasitismo: factores de virulencia adquiridos por transferencia horizontal

Meloidogyne spp. (parásitos de plantas) poseen 12 genes potencialmente adquiridos por transferencia horizontal

Las bacterias ‘dadoras’ serían rizobios (fijadoras de nitrógeno en nódulos en las raíces de las leguminosas)

Tomado de: Mitreva y col. TIG 21(10): 573-81, 2005

Análisis del transcriptoma de trematodos

S. mansoniS. japonicum

El transcriptoma de S. mansoni

13,960-14,200Total de genes (estimado)

23,902 (77%)449 (1%)6,274 (20%)17,179 (55%)

SmAEs de genes nuevos de S. mansoniSimilares a proteínas de S. mansoni (nuevos parálogos)Similares a genes de otros organismos (nuevos ortólogos)Sin homología con otros genes (función desconocida)

7086 (23%)639 (2%)6,447 (21%)

SmAEs de secuencias conocidas de S. mansoniGenes conocidos (GenBank)ESTs conocidas (dbEST)

505Tamaño promedio de un contig (pb)

30,98812,32218,666

Total de SmAEsSmAEs con más de una EST (‘contigs’)SmAEs con una EST (‘singlets’)

385Tamaño promedio de ESTs (pb)

124,64033,18019,07718,63816,71510,01427,016

Total de secuencias analizadasAdultosHuevosMiracidiosB. GerminalesCercariasEsquistosómulas (7 días)

163,586Total de secuencias

Número de secuencias

Tomado de: Verjovski-Almeida y cols, 2003

http://bioinfo.iq.usp.br/schisto/

S. mansoni EST Genome Project

Assembled S. mansoni EST sequences and transcriptome analysis

‘Nuevas estrategias’ / Desarrollos recientes … y futuros

Genotecas enriquecidas en ADNc completos

Genotecas enriquecidas en tipos particulares de ADNc

• normalizadas y sustraídasenriquecidas en genes poco expresados [50% - 15,000 – 20,000 ARNm de célula somática típica]

• de expresión diferencialenriquecidas en genes expresados diferencialmente

Desafíos de la era ‘post-genómica’...

• interpretar el genoma (ADN) y el transcriptoma (ADNc derivados de genes expresados en distintos estadios) junto con estudios de las proteínas expresadas (proteoma) y vías metabólicas (metaboloma) de los organismos

• comparar estos procesos fisiológicos con los de los hospederos para contribuir al desarrollo de nuevas estrategias de control de las parasitosis