EFECTO DEL FILTRADO DE SECUENCIAS EN EL ENSAMBLADO DEL GENOMA DE Bacillus altitudinis 19RS3 AISLADO DE Ilex paraguariensis / Effect of sequence filtering on the assembly of the Bacillus altitudinis 19RS3 genome isolated from Ilex paraguariensis

RESUMEN El filtrado de secuencias es un paso esencial sin importar el tipo de tecnología aplicada para la secuenciación de un genoma, en el cual las lecturas de baja calidad o una parte son eliminadas. En un ensamblado la construcción de un genoma se realiza a partir de la unión de lecturas cortas en cóntigos. Algunos ensambladores miden la relación que existe entre secuencias de una longitud fija (k-mer) que puede verse afectada por la presencia de secuencias de baja calidad. Un enfoque común para evaluar los ensamblados se basa en el análisis del número de cóntigos, la longitud del cóntigo más largo y el valor del N50, definido como la longitud del cóntigo que representa el 50 % de la longitud del conjunto. En este contexto, el presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto del uso de lecturas crudas y filtradas en los valores de los parámetros de calidad obtenidos en el ensamblado del genoma de Bacillus altitudinis 19RS3 aislada de Ilex paraguariensis. Se realizó el análisis de calidad de ambos archivos de partida con el software FastqC y se filtraron las lecturas con el softwareTrimmomatic. Para el ensamblado se utilizó el software SPAdes y para su evaluación la herramienta QUAST. El mejor ensamblado para B. altitudinis 19RS3 se obtuvo a partir de las lecturas filtradas con el valor de k-mer 79, que generó 16 cóntigos mayores a 500 pb con un N50 de 931 914 pb y el cóntigo más largo de 966 271 pb.

ABSTRACT Sequence filtering is an essential step regardless of the type of technology applied for sequencing a genome, in which low-quality readings or a portion are eliminated. In an assembly, the construction of a genome is carried out from the union of short reads in contigs. Some assemblers measure the relationship between sequences of a fixed length (k-mer) that can be affected by the presence of low-quality sequences. A common approach to evaluating assemblies is based on the analysis of the number of contigs, the length of the longest contig, and the value of N50 defined as the length of the contig representing 50 % of the length of the assembly. In this context, the objective of this study was to evaluate the effect of the use of crude and filtered reads on the values of the quality parameters obtained from the genome assembly of Bacillus altituidinis 19RS3 isolated from Ilex paraguariensis. The quality analysis of both starting files was performed with the FastqC software and the readings were filtered with the Trimmomatic software. The SPAdes software was used for the assembly and the QUAST tool for its evaluation. The best assembly for B. altitudinis 19RS3 was obtained from the filtered readings with the value of k-mer 79, which generated 16 contigs greater than 500 bp with a N50 of 931 914 bp and the longest contig of 966 271 bp.

Análisis de la variabilidad genética de una muestra de la población de Bogotá: hacia la constitución de un mapa de haplotipos / Genetic variability analysis in a population from Bogotá: Towards a haplotype map

Resumen Introducción. Los proyectos del mapa de haplotipos (HapMap) y de los 1.000 genomas han sido fundamentales para la compresión del componente genético de las enfermedades comunes y los fenotipos normales. Sin embargo, la variabilidad genética colombiana incluida en estos proyectos no es representativa del país. Objetivo. Contribuir al conocimiento de la variabilidad genética de la población colombiana a partir del estudio genómico de una muestra de individuos de Bogotá. Materiales y métodos. Se genotipificaron 2'372.784 marcadores genéticos de 32 individuos nacidos en Bogotá y de padres originarios de la misma ciudad utilizando la plataforma Illumina™. Los niveles de variabilidad genética se determinaron y se compararon con los datos disponibles de otras poblaciones del proyecto de los 1.000 genomas. Resultados. Los individuos analizados presentaron una variabilidad genética semejante a la de poblaciones con las que comparten ancestros. No obstante, a pesar de la poca diferenciación genética detectada en la población de Bogotá y en la de Medellín, el análisis de los componentes principales sugiere una composición genética diferente en las dos poblaciones. Conclusiones. El análisis genómico de la muestra de Bogotá permitió detectar similitudes y diferencias con otras poblaciones americanas. El aumento de tamaño de la muestra bogotana y la inclusión de muestras de otras regiones del país permitirán una mejor compresión de la variabilidad genética en Colombia, lo cual es fundamental para los estudios de salud humana, y la prevención y el tratamiento de enfermedades comunes en el país.

Abstract Introduction: The HapMap and the 1000 Genomes projects have been important for understanding the genetic component of common diseases and normal phenotypes. However, the Colombian genetic variability included in these projects is not fully representative of our country. Objective: To contribute to the knowledge of the Colombian genetic variability through the genomic study of a sample of individuals from Bogotá. Materials and methods: A total of 2,372,784 genetic markers were genotyped in 32 individuals born in Bogotá whose parents are from the same region, using the Illumina™ platform. The genetic variability levels were determined and compared with the data available from other populations of the 1000 Genomes Project. Results: The genetic variability detected in the individuals from Bogotá was similar to those with shared ancestry. However, despite the low levels of genetic differentiation between Bogotá and Medellín, populations the principal component analysis suggested a different genetic composition in them. Conclusions: Our genomic analysis of a Bogotá sample allowed us to detect similarities and differences with other American populations. The increase of the Bogotá sample and the inclusion of samples from other regions of the country will improve our understanding of the genetic variability in Colombia, essential for studies of human health and the prevention and treatment of common diseases in our country.

Breve Descripción de la Biología Sintética y la Importancia de su Relación con otras Disciplinas / Brief description of Synthetic Biology and the importance of its relationship with other disciplines

Resumen La biología sintética (SynBio) es una disciplina de reciente aparición que sirve para diseñar o re-diseñar sistemas biológicos y otorgarles cualidades mejoradas o nuevas cualidades. En la SynBio el diseño de nuevos sistemas biológicos requiere de herramientas moleculares muy precisas, tales como: a) la bioinformática, b) la secuenciación NGS (Next Generation Sequencing), el ensamble y/o síntesis de ADN c) y la edición de genomas a través de CRISPR-Cas9. En la SynBio encontramos además otras disciplinas con un perfil más hacia el ámbito social, las cuales tocan aspectos éticos, legales, filosóficos y económicos, considerándose así una multidisciplina. La SynBio está propiciando el desarrollo de nuevas tecnologías (emergentes) partiendo de una óptica ingenieril. En la SynBio, al ADN se le entiende de forma práctica y abstracta como una serie de partes que se pueden ensamblar en cierto orden para obtener los productos deseados una vez que se conoce la funcionalidad de cada parte. La SynBio ha dado pie a una nueva concepción de la economía a nivel mundial y por consecuencia se ha tomado muy seriamente el termino Bioeconomía como una nueva disciplina que transformará a las sociedades.

Abstract Synthetic biology (SynBio) it is considered a very recent discipline. View as a tool serves to design or re-design biological systems, giving them improved qualities or new qualities. In the SynBio, the design of new biological systems requires very precise molecular tools, such as: a) bioinformatics, b) sequencing NGS (Next Generation Sequencing), assembly and synthesis of DNA c) and CRISPR- Cas9 genome editing. Within the SynBio there are other social profile disciplines which concerned to ethical, legal, philosophical, and economic, and for that reason it is considered a multidiscipline. The SynBio is promoting the development of new (emerging) technologies based on an engineering perspective. In SynBio, DNA is understood in a practical and abstract way as a series of parts that can be assembled in a certain order to obtain the desired products once the functionality of each part is known. The SynBio has given rise to a new conception of the economy worldwide and consequently the term Bioeconomy is already taken very seriously as a new discipline that will transform societies.

Infección de callo embriogénico friable de yuca con Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) / Cassava friable embryogenic calli infection with Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam)

Las nuevas tecnologías para la edición de genomas, como los TALEN y el sistema CRISPR/Cas9, representan una gran oportunidad para mejorar características deseables en diferentes organismos. Los TALEN son el resultado del acoplamiento de nucleasas a los TALE (Transcription Activator-Like Effectors), los cuales son efectores naturales de gran importancia en la patogénesis de las especies de Xanthomonas. Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) es el agente causal del añublo bacteriano de la yuca, quien durante el proceso patogénico es capaz de translocar sus efectores a la célula vegetal mediante el sistema de secreción tipo tres (SSTT). Actualmente no hay protocolos estándar para la edición de genomas en yuca. En este estudio se exploró la posibilidad de translocar efectores sobre callo embriogénico friable (CEF) a través de la inoculación con Xam, con el fin de determinar el potencial de este patógeno como sistema de entrega de TALEN. El CEF de dos variedades de yuca susceptibles (COL2215 y cv. 60444) se cocultivaron con la cepa Xam668 a diferentes tiempos. Posteriormente, se evaluó la expresión de marcadores correspondientes a los genes blanco conocidos para los TALE presentes en esta cepa bacteriana. Aunque no se logró demostrar la translocación de los mismos en el tejido embriogénico, sí se lograron establecer condiciones adecuadas de cocultivo con Xam y el efecto que la infección bacteriana tiene sobre la regeneración de embriones a partir de este tejido.

New technologies for genome edition, such as TALENs and CRISPR/Cas9 system, are a great opportunity to improve desirable features in different organisms. TALENs are the result from coupling nucleases and TALEs (Transcription Activator-Like Effectors), which are natural effectors with an important role in pathogenicity for the Xanthomonas species. Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam) is the cassava bacterial blight causal agent, and this pathogen is able to translocate its effectors to the plant cell during pathogenesis by using the type-three secretion system (TTSS). Currently, there are no standard protocols for genome edition in cassava. In this study, we explored the possibility to translocate effectors to friable embryogenic calli (FEC) through Xam inoculation, in order to establish the potential of this pathogen as a TALEN delivery system. Friable embryogenic calli derived from two different susceptible varieties (COL2215 and cv. 60444) were co-cultured with the strain Xam668 using different culture times. Subsequently, we evaluated the expression of makers corresponding to reported target genes for TALEs present in this bacterial strain. Although we were not able to demonstrate effector translocation, we established the conditions for co-culturing cassava calli and Xam and determined the effects derived from bacterial infection on embryo regeneration from FECs.

The evolution of genetics to genomics

Development of civilizations and the technology of Development improvement of crop and animals have been under human control for more than 10.000 years. Despite the term Genetics started being employed a few centuries ago, its practice is ancient and responsible for thriving of the human society to the point we see now. The recent advances in this field started with the theories of evolution, mathematical models to predict traits, and studies at cellular level. The explosion of knowledge on the last few decades associated with the advancing of internet and computers led to advent of a new discipline in genetics: genomics. Here is discussed the transition from genetics to genomics and some of the main factors that were responsible for this progress. Nowadays genomics is part of most of life science studies and the outcomes are leading to outstanding discoveries on how the genome is precisely concerted; the findings have been crucial to understand human illness and for development of personalized and more precise medical treatment.

O desenvolvimento das civilizações e a tecnologia de melhoramento genético de culturas e animais têm sido controlados pelos seres humanos por mais de 10.000 anos. Apesar do termo "Genética" ter começado a ser utilizado há poucos séculos, a sua prática é antiga e responsável pelo progresso da sociedade humana ao ponto que vivemos atualmente. Os recentes avanços neste campo começaram com as teorias sobre evolução, desenvolvimento de modelos matemáticos para prever características de interesse e estudos a nível celular. A explosão de conhecimento na genética que tem ocorrido nas últimas décadas associada aos avanços da internet e computadores levaram ao surgimento de um novo campo dentro da genética: genômica. Neste texto são discutidos a transição da genética à genômica e alguns dos principais fatores responsáveis por este progresso. Atualmente a genômica faz parte de vários estudos que envolvem ciências da vida e os resultados obtidos estão levando a extraordinarias descobertas acerca da precisa regulação dos genomas; estes achados têm sido cruciais para entender doenças humanas e para o desenvolvimento de tratamentos médicos personalizados e mais precisos.

Análise da expressão de RNAs não codificadores longos em adenocarcinoma de pâncreas / Expression analysis of long noncoding RNAs in pancreatic adecarcinoma

RNAs não codificadores longos (lncRNAs) compõem uma fração significativa do transcriptoma. Alterações na expressão de lncRNAs já foram observadas em vários cânceres humanos, mas ainda não foram exploradas no adenocarcinoma pancreático ductal (PDAC), uma doença devastadora e agressiva para a qual faltam métodos para diagnóstico precoce e tratamentos efetivos. Utilizando uma plataforma de microarranjo de cDNA com sondas para 984 lncRNAs e 2371 mRNAs, o presente estudo identificou conjuntos de lncRNAs expressos em 38 amostras clínicas pancreáticas. O enriquecimento de (i) elementos regulatórios associados às regiões promotoras (H3K4me3); (ii) possíveis inícios de transcrição (CAGE-tags); (iii) presença de elementos conservados sugere que ao menos uma fração desses RNAs seja originada a partir de unidades transcricionais independentes, reguladas e possivelmente funcionais. Foram identificadas assinaturas de expressão gênica compostas por mRNA e lncRNAs associadas ao tumor primário e à metástase pancreática. A assinatura gIenica associada à metástase apresentou enriquecimento RNAs intrônicos de loci gênicos associados à via MAPK quinase. O aumento de expressão dos transcritos intrônicos dos loci PPP3CB, MAP3K14 e DAPK1 foi confirmado por qPCR em metástases. Em conjunto, este trabalho aponta para a importância de lncRNAs intrônicos no PDAC e para a necessidade de estudos mais aprofundados para uma melhor compreensão do papel dessa classe de transcritos na biologia da doença

Long noncoding RNAs (lncRNAs) compose a significant fraction of transcriptome. Altered expression of lncRNAs has been observed in diverse human cancers, but has not being investigated in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), a devastating and aggressive disease that lack early diagnosis methods and effective treatments. Using a cDNA microarray platform with probes interrogating 984 lncRNAs and 2371 mRNA, the present study identified subsets of lncRNAs expressed in 38 pancreatic clinical samples. Enrichment of (i) regulatory elements associated to promoter region (H3K4me3); (ii) putative transcription start site (CAGEtags) and (iii) conserved elements, suggest that at least a fraction of these RNAs could be independent transcriptional unit, regulated, an possibly functional. Gene expression signatures comprised of mRNAs and lncRNAs and associated to primary or metastatic tumors were found. A gene signature associated to metastasis was enriched in intronic ncRNAs mapping to gene loci associated to the MAPK pathway. Over expression of intronic RNAs from PPP3CB, MAP3K14 and DAPK1 was confirmed by qPCR in metastatic samples. Taken together, this study points to the importance of intronic lncRNAs in PDAC and for the need to study this class of ncRNAs in greater detail to better understand its role in the biology of PDAC

El genoma bovino, métodos y resultados de su análisis / The bovine genome, methods and results of its analysis

El conocimiento del genoma de especies domésticas ha permitido la selección de características importantes para la producción y la aplicación de técnicas moleculares en mejoramiento genético. El objetivo de esta revisión fue presentar la metodología que se utilizó para el secuenciamiento del genoma bovino, describir la estructura molecular y presentar los principales hallazgos de este proyecto. Se describen las principales herramientas y metodologías utilizadas para el secuenciamiento del genoma, la naturaleza molecular y las perspectivas que de este conocimiento surgen para el desarrollo de la medicina veterinaria y la producción animal. Se resalta la importancia del uso de estas estrategias de estudio para comparaciones evolutivas y la búsqueda de genes bovinos para características importantes de producción y loci de características cuantitativas (QTLs). Se incluyen los genes anotados a la fecha, la sintenia entre especies, al igual que los cromosomas bovinos mejor descritos. Finalmente se resumen las perspectivas de utilización de este conocimiento en el campo de la producción y conocimiento del genoma bovino, las repercusiones en el estudio comparativo entre razas y el mejoramiento genético de las especies.