El Instituto de Biotecnología Agrícola – INBIO - es una asociación civil sin fines de lucro que tiene el propósito de impulsar el desarrollo de la investigación de biotecnología en la República de Paraguay.

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Las "ómicas"

El término “ómicas” hace referencia a las disciplinas como la genómica, la proteómica, la transcriptómica y la metabolómica. A estas tres últimas también se las agrupa bajo la denominación de “genómica funcional”, ya que estudian a los productos de la expresión de los genes. Todas las “ómicas” se basan en el análisis de un gran volumen de datos, y por lo tanto se valen de la bioinformática y de técnicas rápidas y automatizadas de alto rendimiento (high-throughput techniques).

La genómica y la metagenómica
La genómica estudia a los genomas de los organismos. Este estudio incluye la secuenciación del ADN, el análisis de las secuencias para encontrar genes y su comparación con secuencias genómicas de otros organismos. La bioinformática y la tecnología de micromatrices son herramientas fundamentales de la genómica. El primer organismo vivo que tuvo su genoma secuenciado fue la bacteria Haemophilus influenzae, en 1995. A partir de ese momento, y bajo la denominación de “Proyectos Genoma”, se ha completado la secuencia de los genomas de muchas especies más, incluyendo bacterias, hongos, protozoarios, plantas y animales. Según el Centro Nacional para la Información de la Biotecnología (NCBI). Hasta el 31 de mayo de 2010 se habían completado las secuencias genómicas de 787 organismos (682 eubacterias, 68 arquibacterias y 37 eucariontes). Algunos de estos organismos fueron elegidos porque causan enfermedades en el hombre o en especies de importancia económica, o porque son modelos representativos de los grandes grupos (plantas, mamíferos, insectos, etc.) y resultan útiles para investigar los mecanismos de diferenciación celular, desarrollo, genética, entre otros. Hasta la misma fecha, el NCBI registra también 797 proyectos en estado avanzado de ensamblado de las secuencias obtenidas (558 de eubacterias, 6 de arquibacterias y 233 de eucariontes) y 756 en la etapa de secuenciación (465 eubacterias, 25 arquibacterias y 266 eucariontes).

Especie Grupo, denominación común Tamaño del genoma (Mpb) Año de finalización del proyecto
Haemophilus influenzae Eubacteria (causa la influenza o gripe) 1,8 1995
Saccharomyces cerevisiae Hongo (levadura de cerveza) 12,07 1996
Bacillus subtilis Eubacteria (especie modelo y de uso industrial) 4,2 1997
Escherichia coli Eubacteria (especie modelo y de uso industrial y en ingeniería genética) 4,6 1997
Caenorhabditis elegans Gusano cilíndrico (especie modelo) 97 1998
Plasmodium falciparum Protozoario (causa la malaria) 23 1998
Helicobacter pylori Eubacteria (asociada a úlceras gástricas) 1,6 1999
Pyrococcus furiosus Arquibacteria (hipertermófila) 1,9 1999
Homo sapiens Hombre 3.038 1999
Drosophila melanogaster Mosca de la fruta (especie modelo) 180 2000
Vibrio cholerae Eubacteria (causa el cólera) 2,82 2000
Halobacterium sp. Arquibacteria (halófila) 2,59 2000
Arabidopsis thaliana Planta (especie modelo) 119,2 2000
Agrobacterium tumefaciens Eubacteria (empleada para transformación genética de plantas) 5,65 2001
Oryza sativa Japonica Planta (arroz) 389 2002
Candida glabrata Hongo (levadura patógena) 12,28 2004
Entamoeba histolytica Protozoario (causa amebiasis intestinal) 20 2004
Kluyveromyces lactis Hongo (levadura de uso industrial) 10,69 2004
Mus musculus Ratón (especie modelo) 2.500 2005
Trypanosoma cruzi Protozoario (causa la Enfermedad de Chagas) 67 2005
Lactobacillus casei Eubacteria (con propiedades probióticas) 2,93 2006
Pichia stipitis Hongo (levadura de uso industrial) 15,4 2007
Zea mays Planta (maíz) 2.400 2008
Rhizobium etli Alphaproteobacteria
(bacteria simbiótica fijadora de nitrógeno)
6,44 2008
Deinococcus deserti Deinococcus Thermus(bacteria de los desiertos de arena resistente a radiación ionizante) 3,83 2009
Thalassiosira pseudonana Diatomea marina
(especie modelo)
34 2009
Rhodobactercapsulatus Alphaproteobacteria
Bacteria con vía alternativa de conversión de la energia
3,83 2010

Tabla: algunas de las 787 especies que ya tienen su genoma completamente secuenciado. Tomado de la base de datos del NCBIEntrez Genome Project.

Cuaderno para docentes de PorQué Biotecnología Nº 55: El proyecto Genoma Humano.

La metagenómica, también llamada genómica ambiental o genómica de comunidades, es una rama de la genómica en la que se estudian los genomas de comunidades enteras de microbios, sin la necesidad de aislarlos previamente. Esto constituye una gran ventaja, ya que se cree que con los métodos tradicionales, basados en el aislamiento y cultivo previo de los microorganismos, se “pierden” hasta un 99% de los microbios de una muestra.Los proyectos metagenómicos se inician a partir de la toma de una muestra de un ambiente particular (agua, suelo, boca, etc.). Luego se extrae el ADN de la muestra, y se lo secuencia para estudios comparativos o para la búsqueda de genes particulares. Hay varios proyectos de este tipo, con objetivos y alcances diferentes. Entre ellos vale la pena destacar el estudio metagenómico de los microorganismos del Mar Sargasso, del drenaje ácido de una mina y otros ambientes extremos, del cuerpo humano y del rumen de bovinos, del suelo, y de los microbios que ayudan al crecimiento de los cultivos o participan en la degradación de la celulosa.

Más sobre metagenómica

La proteómica

La proteómica estudia y compara cuali- y cuantitativamente el perfil de proteínas (proteoma) presentes en un conjunto de células, tejido u organismo en un momento o condición particular. No sólo se limita a analizar el resultado de la expresión génica, sino que también estudia las modificaciones post-traduccionales que pueden sufrir las proteínas, así como la interacción entre ellas. Las técnicas empleadas son, principalmente, electroforesis en geles bidimensionales, espectrometría de masa y micromatrices o microarreglos de proteínas (animación sobre los métodos empleados).

Se considera a la proteómica como el paso siguiente a la genómica en el estudio de los sistemas biológicos. Mientras el genoma es prácticamente invariable, el proteoma no sólo difiere de célula en célula sino que también cambia según las interacciones bioquímicas con el genoma y el ambiente. Además, las proteínas son más complejas y diversas que los ácidos nucleicos y los genes. Como ejemplo, el genoma humano tiene unos 25.000 genes, y su expresión genera al menos unas 500.000 proteínas diferentes, debido a mecanismos como el splicing alternativo y a modificaciones post-traduccionales.

Además de ayudar a entender la complejidad de los procesos celulares y las respuestas fisiológicas de las células y organismos a su entorno, la proteómica será crucial para el desarrollo de mejores métodos de diagnóstico y tratamiento. Por ejemplo, puede ayudar a descubrir proteínas que funcionen como “marcadores” para determinadas enfermedades, como lo es la beta-secretasa para la Enfermedad de Alzheimer, y la interleukina-6, interleukina-8, proteína amieloide A, fibrinógeno, y troponinas para la enfermedad cardiovascular.

La transcriptómica

La transcriptómica estudia y compara transcriptomas, es decir, los conjuntos de ARN mensajeros o transcriptos presentes en una célula, tejido u organismo. Como los proteomas, los transcriptomas son muy variables, ya que muestran qué genes se están expresando en un momento dado. Son particularmente interesantes para los científicos los transcriptomas de las células cancerosas y de las células madre, ya que pueden ayudar a entender los complicados procesos de carcinogénesis y de desarrollo y diferenciación celular.

Como la genómica, la transcriptómica se vale de la bioinformática y las micromatrices. La idea básica de las micromatrices (o microarreglos) es construir, sobre una membrana o lámina de vidrio, arreglos de muestras que contienen fragmentos de ADN. Por otro lado se marca el ARN o el ADN copia (cDNA) de una población celular con fluorescencia o radioactividad, y se usa esta preparación para hibridar con el ADN de la micromatriz. Generalmente se hibrida simultáneamente la misma micromatriz con una muestra de ARN o ADN copia de referencia, para facilitar la comparación (ver un ejemplo de hibridación de micromatrices).

La metabolómica

La metabolómica es el estudio y comparación de los metabolomas, es decir, la colección de todos los metabolitos (moléculas de bajo peso molecular) presentes en una célula, tejido u organismo en un momento dado. Estos metabolitos incluyen a intermediarios del metabolismo, hormonas y otras moléculas de señalización, y a metabolitos secundarios. En 2007, los científicos lograron completar el primer borrador del metaboloma humano. Catalogaron y caracterizaron a unos 2.500 metabolitos, unas 1.200 drogas y unos 3.500 componentes alimenticios que pueden encontrarse en el cuerpo humano. El metaboloma es muy dinámico, cambia ante la menor señal física o química, y debido a que son muchos los tipos de metabolitos que puede haber en una célula, también son varios los métodos que se emplean en el análisis.Para estudiar el metaboloma se necesita primero separar los metabolitos, y luego detectarlos.

Para separarlos se suelen usar las técnicas de cromatografía en fase gaseosa, cromatografía líquida de alto rendimiento (o HPLC), o electroforesis con capilares. Para la detección de los metabolitos, se emplean principalmente la espectrometría de masa y la espectroscopía de resonancia magnética nuclear.

Aunque se usan prácticamente en forma indistinta, para algunos autores los términos metabolómica y metabonómica hacen referencia a objetivos diferentes. Mientras la metabolómica cataloga y cuantifica a las moléculas pequeñas que se encuentran en los sistemas biológicos, la metabonómica estudia cómo cambian los perfiles metabólicos como respuesta a estreses, tales como enfermedades, tóxicos o cambios en la dieta.

Entre las posibles aplicaciones de la metabolómica se encuentran los estudios toxicológicos, ya que se podría estudiar el metaboloma de la orina y otros fluidos corporales para detectar los cambios fisiológicos causados por la exposición a un posible tóxico. Como parte de la genómica funcional, la metabolómica puede ser una herramienta para estudiar la función de los genes, a través de la mutación, deleción o inserción de los mismos. En la nutrigenómica, que relaciona a las “ómicas” con la nutrición humana, la metabolómica podría servir para correlacionar los perfiles de metabolitos de fluidos y órganos con patologías, constitución genética y dietas.

Otras “ómicas”

-ómica estudia el ... conjunto de...
glicómica glicoma azúcares
interactómica interactoma interacciones moleculares
ionómica ionoma iones
lipidómica lipidoma lípidos
metalómica metaloma metales y metaloides
peptidómica peptidoma péptidos


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