DOMINO para biólogos: la nueva app que permite reconstruir la evolución de todas las especies.

Investigadores de la Universidad de Barcelona han desarrollado una App para seleccionar biomarcadores genómicos a diferentes niveles de resolución taxonómica y a partir de datos de secuenciación de última generación NGS  o de alineamientos múltiples de secuencias MSA.

Os presentamos a DOMINO (Development Of Molecular markers In Non-model Organisms). ¿Preparados para jugar?

 

“En algún sitio algo increíble espera a ser descubierto.” Carl Sagan, astrofísico y divulgador científico.

 

Árbol de la vida. Fuente: Pixabay.

 

¿Cómo se estudian los procesos evolutivos?

Uno de los grandes retos de la filogenética/genómica (estudio de las relaciones evolutivas entre varias especies), la filogeografía (estudio de los factores de selección y demográficos responsables de la actual distribución de las especies), y la genética y genómica de poblaciones (definición de los genes y áreas genómicas afectadas por diversos procesos evolutivos) es el descubrimiento de nuevos marcadores moleculares. Además, este proceso se ve dificultado si el estudio se centra en organismos considerados como no-modelo (aquellos no empleados habitualmente en ciencia), ya que su genoma no ha sido aún secuenciado y es, por lo tanto, desconocido.

 

Estudio de los procesos evolutivos. a) Árbol filogenético de la vida mostrando los 3 dominios principales.  b) Filogeografía de las distintas especies de la mosca de la fruta neotropical Rhagoletis en Sudamérica, en base al patrón y forma de sus alas. c)  Genética/Genómica de poblaciones. Cambios en las frecuencias de distintos alelos a lo largo de 50 generaciones. Fuentes: a) Wikimedia. b) BrasilTotal. c)  Wikimedia

 

¿Qué ha aportado la secuenciación de última generación al desarrollo de marcadores moleculares evolutivos?

Tradicionalmente se han ido realizando inferencias filogenéticas (generación de árboles filogenéticos a partir de distintos datos biológicos) basándose en un único o unos pocos biomarcadores, lo que ha dado lugar a conclusiones y resultados erróneos. Afortunadamente, con la llegada de la secuenciación de última generación o NGS, los investigadores son capaces de explorar simultáneamente una gran cantidad de marcadores genéticos/genómicos como indicadores ecológicos y evolutivos. No obstante, no todos los marcadores encontrados son informativos a todos los niveles taxonómicos o filogenéticos.

En este sentido, las herramientas actuales de selección de biomarcadores presentan ciertas limitaciones, tales como la imposibilidad de emplear datos genómicos crudos o la falta de flexibilidad.

 

¿Qué ventajas tiene DOMINO frente a los métodos tradicionales de selección de marcadores?

DOMINO, en cambio, está diseñada para identificar y seleccionar marcadores moleculares repartidos por todo el genoma de organismos tanto modelos como no-modelos y a partir de datos crudos de NGS (454/Illumina, formatos .sff o .fasta) o de alineamientos múltiples (MSA) pre-calculados, en varios formatos. Además, esta herramienta puede ejecutarse vía línea de comandos o a través de una interfaz user-friendly (GUI) que no requiere de conocimientos bioinformáticos previos, permitiendo la personalización de múltiples parámetros.

 

“DOMINO es una nueva herramienta bioinformática para desarrollar marcadores moleculares a la carta a partir de datos genómicos.” Fuente: Universidad de Barcelona – Noticias.

 

Además, esta aplicación permite obtener tras el preprocesado, control de calidad, ensamblaje y  mapeo/alineamiento, una selección personalizada de marcadores moleculares con sus coordenadas (fichero Excel) y sus MSA (en formato .fasta).  A partir de ellos, el investigador puede: a) Emplearlas directamente como marcadores con una profundidad taxonómica concreta; b)  Utilizarse para su amplificación downstream por PCR  considerando un campo taxonómico de aplicación más amplio; o c) Servir como potenciales plantillas para el diseño optimizado de cebos en técnicas de enriquecimiento de ADN diana.

 

Plan de trabajo para el desarrollo de nuevos marcadores moleculares empleando DOMINO. Fuente: DOMINO.

 

DOMINO está disponible de manera gratuita para MacOs y Linux (próximamente en Windows) y, al tratarse de una plataforma abierta, permite adaptarse a otro tipo de pipelines. Además, actualmente se están aumentando los tipos de ficheros de entrada que acepta. Entre los responsables de su desarrollo encontramos personal de varios departamentos e institutos de la Universidad de Barcelona: el Departamento de Genética, Microbiología y Estadística; el Instituto de Investigación en Biodiversidad; y el Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Medioambientales. Su implementación y testeo fueron publicados en la revista Bioinformatics el pasado Diciembre de 2016. Lee el artículo completo aquí. Descárgate la App DOMINO aquí.

 

Referencias

  1. Frías-López C, Sánchez-Herrero S, Mora E, Arnedo MA, Sánchez-García A, Rozas J. DOMINO: development of informative molecular markers for phylogenetic and genome-wide population genetic studies in non-model organisms. Bioinformatics 2016;32(24):3753-9.
  2. Web de DOMINO.
  3. Universidad de Barcelona – Noticias.

Almudena Devesa Peiró

Almudena Devesa Peiró, es Graduada en Biología por la Universidad de Valencia y postgraduada en Ciencias Forenses y Bioinformática. Motivada por su curiosidad y pasión por la ciencia, ha efectuado estancias en laboratorios de Australia, Suiza, Uruguay y España y obtenido el Premio a la Excelencia Académica. Actualmente está realizando el doctorado como parte del Departamento de Medicina Reproductiva Genómica y de Sistemas de la Fundación Instituto Valenciano de Infertilidad (IVI-RMA). Contacta a través de: equipoinspira@inspirabiotech.com

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