Desarrollo y validación in silico de un método para la identificación de bacterias a partir de su huella genómica

Abstract

RESUMEN: Debido a la enorme variación que ha sufrido la taxonomía microbiana y los criterios en que ésta se basa, en años recientes se ha hecho énfasis en que es necesario un nuevo procedimiento para clasificar a los organismos, que sea capaz de analizar su información genética. El procedimiento ideal es la determinación de la secuencia de nucleótidos del genoma de los microorganismos. Todavía no existe la tecnología que haga económica y prácticamente factible la generación y análisis de estas secuencias de manera rápida y confiable. Una solución alternativa a este problema es el uso de un sensor de DNA capaz de investigar la huella genómica de todos los organismos. El laboratorio de Biotecnología y Bioinformática Genómica ha diseñado y desarrollado un microarreglo de sondas, denominado UFC por sus siglas en ingles “Universal Fingerprinting Chip”. Programas de cómputo para la simulación de microarreglos que podría funcionar como herramienta para la identificación bacteriana. Para realizar los microarreglos de bacterias se sometió a un análisis in silico por medio del programa de Hibridación Virtual (VH 3.0); este realiza la predicción de los posibles sitios de unión entre un conjunto de sondas y una secuencia de DNA durante la hibridación. En estos experimentos in silico, los genomas bacterianos se colectan en una base de datos, después el programa busca y rastrea los sitios potenciales de hibridación en el genoma, tomando en cuenta el grado de complementariedad entre las secuencias (mínimo con un mismatch de diferencia) y las sondas de los sitios reconocidos, calculando la estabilidad termodinámica entre ellas. La hibridación virtual obtiene las huellas genómicas de las bacterias, las cuales se pueden analizar con algoritmos adecuados para la generación de árboles taxonómicos, sin la necesidad de conocer las secuencias y sin hacer alineamientos. La hibridación in silico de 191 genomas bacterianos (actualmente 864) con el UFC generó un árbol taxonómico que reveló contener diferencias importantes y significativas con el árbol filogenético tradicional, obtenido por medio del alineamiento de secuencias de aminoácidos de 32 proteínas ribosomales. El análisis del contenido de G+C y del tamaño del genoma, así como el 13 alineamiento del genoma completo de las bacterias sugieren que nuestro método ha generado información confiable para la identificación de organismos.