Reporte de investigacin

Objetivo C (Pierce, 2010)omprender ms acerca de la organizacin gentica de clulas procariotas, mapa gentico, utilizando en este reporte como base de investigacin la bacteria Escherichia coli, y con ello aprender ms del genoma.IntroduccinEscherichia coli es la clula de vida libre, es decir ser viviente autnomo, de la que tal vez sepamos ms al momento. Como dice Fred Neidhardt, reconocido microbilogo, todo bilogo conoce al menos dos clulas, aunque no est consciente, la que trabaja y E. coli. Esta frase anecdtica, refleja en mucho la forma de trabajo y anotacin de los proyectos genmicos. El primer paso fundamental en un proyecto genmico es por supuesto secuenciar un genoma. El paso siguiente es hacer su anotacin, que consiste en hacer la asignacin de algo que un humano entiende a un fragmento de una secuencia aburrida de 4 nucletidos que nadie puede leer en directo- de todo genoma terminado. La tarea de anotacin tiene dos componentes. El de localizar o mapear en la secuencia el conocimiento previo. Esto es, localizar en el genoma secuencias obtenidas con anterioridad en las que se han realizado experimentos y por lo tanto se tiene conocimiento sobre sus elementos biolgicos (genes, seales reguladoras, operones, etc.). El segundo componente es tarea de biologa computacional y consiste en hacer predicciones sobre funciones biolgicas, con base esencialmente en la comparacin de la secuencia del genoma desconocido contra toda secuencia reportada con anterioridad -depositada en GenBank. El resultado de la anotacin consiste en identificar elementos biolgicamente interpretables en la secuencia de ADN (desde genes, operones, secuencias de insercin (ISs), promotores, etc.Generalidades E. coliE. coli es una de las especies bacterianas ms minuciosamente estudiadas, y no solamente por sus capacidades patognicas, sino tambin como sustrato y modelo de investigaciones metablicas, genticas, poblacionales y de diversa ndole (Neidhardt, 1999). Forma parte de la familia Enterobacteriaceae (Ewing, 1985). Ella est integrada por bacilos Gram negativos no esporulados, mviles con flagelos peritricos o inmviles, aerobios-anaerobios facultativos, capaces de crecer en agar MacConkey y en medios simples con o sin agregado de NaCl, fermentadores y oxidativos en medios con glucosa u otros carbohidratos, catalasa positivos, oxidasa negativos, reductores de nitratos a nitritos, y poseedores de una proporcin G+C de 39 a 59% en su DNA. Se trata de bacterias de rpido crecimiento y amplia distribucin en el suelo, el agua, vegetales y gran variedad de animales.E. coli es la especie tipo del gnero Escherichia. Incluye grmenes generalmente mviles, que producen cido y gas a partir de la glucosa, la arabinosa, y habitualmente de la lactosa y otros azcares.E. coli coloniza el tracto gastrointestinal a las pocas horas de vida del nio, y establece con el husped una relacin estable de mutuo beneficio (Drasar y Hill, 1974). Como integrante de la flora normal del hombre y de muchos animales, se lo considera un germen indicador de contaminacin fecal cuando est presente en el ambiente, agua y alimentos, junto con otros similares agrupados bajo la denominacin de "bacterias coliformes".El GenomaEl genoma completo de Escherichia coli se termin de secuenciar y anotar en febrero de 1997 (Blattner et al., 1997). La tarea de anotacin fue particularmente intensa en E. coli dada la cantidad de conocimiento previo. La anotacin involucra por un lado localizar informacin ya reportada y por el otro hacer predicciones computacionales. Se conoce o tiene idea de la funcin para cerca de la mitad de los genes en E. coli. Asimismo se tiene al momento, del orden de 600 promotores -sitios de inicio de la transcripcin- mapeados en el genoma y del orden de 300 operones o unidades de transcripcin definidas. Pinsese que la identificacin experimental de cada promotor ha involucrado muchas veces su secuenciacin y una serie de experimentos para conocer su posicin y su posible regulacin. Fcilmente podemos subestimar la cantidad de trabajo y la informacin adicional detallada alrededor esta bacteria. Las bases de datos disponibles, si bien dan una idea estimada, en realidad no logran capturar ms que "la punta del iceberg" del conocimiento acumulado. Se puede tener una idea ms completa leyendo los dos volmenes sobre E. coli y Salmonella en su primera y segunda edicin (Neidhardt et al., 1996). Comprese este grado de conocimiento con microorganismos, bacterias y arqueobacterias cuyo genoma completo est ya disponible y sin embargo el nmero de experimentos en algunas de ellas se pueden contar con los dedos de una mano. Para algunas incluso no hay medios de cultivo en laboratorio an. Y del mismo mundo microbiano, hay ya 6 7 genomas terminados de arqueobacterias, as como varias otras bacterias en las que el nmero de experimentos realizados se cuenta con una mano.Genoma de E. coli. El genoma de E. coli est en un solo cromosoma y, en comparacin con el de los seres humanos, los ratones, las plantas y otros organismos multicelulares, es relativamente pequeo y consta de 4 638 858 pares de bases. Si se lo estira, la molcula de DNA en el cromosoma tendra 1,6 mm de largo, casi mil veces el largo de la clula de E. coli dentro de la cual reside. Para acomodar esta cantidad grande de DNA dentro de los confines de una sola clula el cromosoma de E. coli est muy enrollado y condensado. La informacin dentro del cromosoma de E. coli tambin est compactada, con poco DNA no codificante entre los genes y dentro de ellos y con pocas secuencias para las cuales haya ms de una copia. Se estima que el genoma de E. coli contiene 4.300 genes, de los cuales ms de la mitad no tiene ninguna funcin conocida. Estos genes hurfanos pueden desempear papeles importantes en la adaptacin a entornos no habituales, la coordinacin de las vas metablicas, la organizacin del cromosoma y la comunicacin con otras clulas bacterianas. El genoma haploide de E. coli facilita el aislamiento de mutaciones porque no hay genes dominantes en el mismo locus para suprimir y enmascarar las mutaciones recesivas.Cromosoma Cromosomas: 1 cromosoma circularCantidad de DNA: 4, 6 4 millones de pares de basesNmero de genes: 4 0 0 0Porcentaje de genes en comn con los seres humanos: 8 %Tamao promedio del gen: 1 0 0 0 p a r e s d e b a s e sGenoma secuenciado en 1 9 9 7

Mapa genetico de Escherichia coli

secuencia completa del genoma de la Escherichia coliEl genoma de E. coli, se esquematiza en la Figura 1, se compone de 4.639.221 pb de dplex circular ADN. Ambos pares de bases y minutos escalas se muestran; el par de bases 1 fue asignado en una regin aparentemente sin rasgos entre genes pasado y thrL. Genes codificadores de protenas cuenta el 87,8% del genoma, 0,8% codifica ARN estables, y 0,7% consiste en no codificante repeticiones, dejando; 11% para reglamentario y otras funciones. Un grfico radial muestra una similitud local del E. coli a secuenciado genes de bacterifagos. La coordenada polar parcela de CAI est diseado para resaltar las regiones del genoma con el uso de codones inusual, lo que puede significar la inmigracin reciente transferencia horizontal. Algunos grupos de genes con valores bajos corresponden a CAI conocido crptico profagos y otros apuntan a una posible ubicaciones de adicional horizontalmente adquiridos elementos.

Figura 1. La estructura general del genoma de E. coli. El origen y la terminal de la replicacin se muestran como lneas verdes, con flechas azules indicando replichores 1 y 2. Una escala indica las coordenadas tanto en pares de bases y en cuestin de minutos (En realidad centisomes, o 100 intervalos iguales de ADN). La distribucin de genes se representa en dos anillos exteriores: Las cajas de color naranja son genes localizados en la hebra presentado, y las cajas amarillas son los genes en la cadena opuesta.Las flechas rojas muestran la ubicacin y la direccin de la transcripcin de los genes rRNA, y los genes tRNA se muestran como flechas verdes. El siguiente crculo ilustra la posiciones de secuencias REP todo el genoma como marcas de graduacin radiales. El naranja solar central es un histograma de inversa CAI (1 CAI), en la que a largo rayos amarillos representan racimos de baja (0,25) CAI. La parcela est rodeada por CAI un anillo que indica similitudes entre las protenas de bacterifagos descritas anteriormente y las protenas codificadas por el genoma de E. coli completa.Mapa de la secuencia completa E. coli

La lnea superior muestra cada gen o hipottico gen codificado por colores para representar su funcin conocida o predicha que le sean asignadas en la base de datos bioqumicos y genticos. Los genes estn desplazados verticalmente para indicar su direccin de transcripcin.El espacio lo permite, los nombres de los descritos anteriormente genes de E. coli se indican encima de la lnea. La segunda lnea contiene flechas que indican documentado predichos (negro) operones (rojo) y. Documentado operones que codifican ARN estables son azules. Lnea 3, por debajo de los operones, contiene marcas de graduacin que muestran la posicin documentada (rojo), predijo (negro), y ARN estable (azul) secuencias promotoras. Lnea 4 consta de marcas de graduacin que muestran la posicin de documentado (rojo) y predicho (negro) protena de unin sitios. Lneas 5 a 9 son histogramas que muestran los resultados de las alineaciones entre las protenas y la E. coli productos codificados por otros cinco genomas completos. La altura de cada barra es un simple ndice de similitud: el producto del porcentaje de cada protena en el alineamiento por pares y de la identidad de aminocidos ciento a travs de la regin alineada. La lnea 10 indica la similitud entre las protenas en E. coli de la misma manera. Lnea 11 histogramas muestran el logaritmo del nmero de protenas en el genoma de E. coli que coincidan con una determinada protena. Lnea 12 en cada nivel es un histograma que indica el CAI de cada ORF. Los genes con intermedio CAI valores se muestran en naranja, los genes con altos valores de CAI (>90th percentil) son un tono ms oscuro de naranja, los genes con valores CAI bajos (< percentil 10) son de color marrn claro, y grupos de cuatro o ms genes con bajos valores de CAI (