5.5: Ejercicio 2- Uso de la Base de Datos del Genoma de Saccharomyces

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La base de datos del genoma de Saccharomyces (SGD) es un recurso importante para la comunidad investigadora de levaduras. El SGD es una base de datos muy curada que se basa en muchas otras bases de datos para proporcionar una visión integral de un gen y su producto proteico, la regulación de la expresión del gen y el papel de la proteína en la función celular. También sirve como un lugar de encuentro virtual que da la bienvenida a las contribuciones de la comunidad. Este ejercicio te introducirá algunos recursos útiles en el SGD.

Dirige tu navegador a: http://www.yeastgenome.org

Para dispositivos móviles, una aplicación Yeast Genome está disponible a través de iTunes

• Escriba el nombre de su gen MET en el cuadro de búsqueda. Esto trae a colación la página de resumen de tu gen. Tenga en cuenta que el nombre sistemático de su gen es idéntico al nombre del locus como- firmado por el proyecto del genoma.

Registre el nombre estándar de su gen _________________

¿Hay nombres alternativos (alias) para tu gen? ¿Qué son?

Los nombres estándar para muchos genes de S. cerevisiae se asignaron originalmente durante los cribados genéticos clásicos. Un cribado de mutantes incapaces de sintetizar Met, por ejemplo, podría generar una colección de cepas mutantes que asignarían arbitrariamente números - met1, met2... MetN. Ocasionalmente, el mismo gen puede aparecer en pantallas para diferentes fenotipos, en cuyo caso puede haber dos nombres diferentes para un gen. Por ejemplo, MET5 es lo mismo que ECM17, porque los mutantes met5 se aislaron en un cribado para detectar defectos en la pared celular así como cribados para auxotrofia de metionina. (ECM significa matriz extracelular.)

¿Qué papel juega el producto de tu gen MET en el metabolismo?

Los genes MET que estamos estudiando codifican enzimas involucradas en la síntesis de Met. Estas enzimas son parte de vías altamente reguladas en las células. Encuentra el campo “Caminos” en la página de resumen de SGD para tu gen. Verás enlaces a una o más vías en las que se ha implicado el producto proteico de tu gen. La evidencia experimental respalda estas vías, las cuales están organizadas en la base de datos MetacyC de vías metabólicas.

Enumere la (s) vía (s) MetacyC en la que está involucrada su enzima. Si la enzima está involucrada en más de una vía, ¿las vías están relacionadas entre sí? ¿Cómo?
Haga clic en uno de los enlaces del camino. Localice la posición de su producto génico en la ruta. ¿Cuál es el nombre oficial de la enzima codificada por su gen MET?
Bajo el nombre de tu enzima, verás un número con 3 decimales. Esta es la clasificación offi- cial dada a la enzima por la Comisión de Enzimas, la cual categoriza las enzimas con muy fino detalle. El primer número indica la clase amplia de enzimas, por ejemplo, hidrolasa, transferasa, oxidorreductasa. Los números posteriores se desglosan a los tipos de enlaces alterados en la reacción y finalmente a sustratos específicos. Se espera que enzimas de diferentes organismos con el mismo número de EC catalicen la misma reacción. Registrar el número E.C. Este número E.C. será importante más adelante en el semestre, cuando se evalúe si los homólogos de otras especies probablemente catalizan la misma reacción que la enzima S. cerevisiae.
Haga clic en el número E.C. para ver la reacción catalizada por la enzima.
¿Cuáles son los sustratos y productos para su enzima? Dibujar las estructuras del sustrato y producto que son intermedios en la síntesis de metionina. (No es necesario dibujar las estructuras de otros sustratos/productos como ATP/ADP.)
La posición de su enzima en la ruta será importante en el siguiente experimento, donde se utiliza la siembra selectiva para identificar los mutantes met de su grupo.
¿Qué gen codifica la enzima que cataliza el paso PRECIANTE en la ruta? Este paso genera el sustrato para la reacción que estás estudiando.

¿Qué gen codifica la enzima que cataliza el SIGUIENTE paso en la ruta? El producto de su reacción será metabolizado en este paso.

Expresión génica

La expresión de un gen bajo diferentes condiciones ambientales a menudo proporciona pistas sobre su importancia fisiológica. Pocos genes están regulados de forma autónoma. En cambio, la mayoría de los genes codifican proteínas que forman parte de redes que ayudan a las células a adaptarse a los cambios en las condiciones ambientales. Los microarrays de ADN ofrecen a los investigadores un método para monitorear los cambios en la expresión de miles de genes en respuesta a un cambio ambiental. Los genes que muestran patrones similares de expresión suelen ser miembros de una red de genes. Los biólogos de levadura han realizado miles de experimentos de microarrays, proporcionando una gran cantidad de información para cada gen de levadura. (Si no está familiarizado con los microarrays, puede que le resulte útil el siguiente tutorial: learn.genetics.utah.edu/con- tent/labs/microarray/.)

Haga clic en la pestaña Expresión en la parte superior de la página de resumen de su gen en yeastgenome.org. El histograma Expression Overview en la parte superior de la nueva página muestra el número de experimentos en los que se alteró el nivel de expresión génica con un cambio en las condiciones experimentales. Los resultados se expresan en unidades log2 (2X), donde 0 indica que no hay cambio, 1 indica un cambio de 2 veces, 2 un cambio de 4 veces, etc.) Los histogramas muestran los resultados de miles de experi- mentos. En la mayoría de los experimentos, el nivel de expresión génica no cambió ni cambió poco. (Esto se vuelve más claro cuando se selecciona un eje y lineal). Los niveles de expresión aumentaron en algunos experimentos (barras rojas) y disminuyeron (barras verdes) en otros. Al hacer clic en una barra del histograma, aparecen los experimentos específicos que proporcionaron esos resultados en Anotaciones. ¿Qué condiciones produjeron las tasas más altas de transcripción para tu gen?
Cursor hacia abajo a “Perfiles de expresión similares” (o use el enlace en el panel izquierdo) para encontrar un resumen gráfico de genes que muestran patrones de regulación similares a los de su propio gen de interés en múltiples experimentos (conjuntos de datos). Conectar líneas entre genes indica que su expresión se correlacionó. El ancho de las líneas de conexión refleja el número de estudios en los que se correlacionó la expresión. Una barra deslizante en la parte inferior del gráfico le permite filtrar el número de estudios donde se coexpresaron genes particulares. Tenga en cuenta que el número de genes coexpresados disminuye a medida que aumenta el número de conjuntos de datos.
En su forma más rigurosa (coexpresión en el mayor número de conjuntos de datos), ¿qué genes están co-regulados con su gen MET? Busque las reacciones catalizadas por sus productos génicos. ¿Notas algún patrón en los genes que se expresan coordinadamente con tu gen MET? ¿Aparece en la lista algún otro gen de la vía biosintética del Met?

En el entorno menos riguroso, ¿los genes fuera de la vía de biosíntesis de Met y Cys ap- pera? ¿Qué son estos? Hipótesis sobre por qué estos nuevos grupos de genes serían co-regulados con genes MET.

Información de fenotipo

De acuerdo con su misión de servir como recurso a la comunidad de investigación de levaduras, que incluye a muchos genetistas, el SGD también recopila información sobre cepas mutantes y sus phe- notipos. Las cepas de deleción que usaremos en nuestros experimentos son incapaces de crecer en ausencia de metionina, pero pueden demostrar fenotipos adicionales.

Haga clic en la pestaña Fenotipo en la parte superior de la página para obtener más información. Hoy en día, muchos feno- tipos están siendo identificados en experimentos de alto rendimiento que a menudo generan fenotipos complejos y/o sutiles. ¿Cómo se compara el número de fenotipos generados por los sementales de alto rendimiento con el número de fenotipos descubiertos por la genética clásica?
Nos centraremos en los fenotipos más directos que se han identificado usando genética classi- cal. Haga clic en la barra de genética clásica en el histograma para mostrar información sobre fenotipos individuales bajo el encabezado de anotación. ¿Qué fenotipos se detectan en los mutantes nulos (los mutantes nulos carecen del gen o producen una proteína inactiva)?
Las mutaciones en algunos genes MET tienen fenotipos asociados con acumulación de telurio y resistencia (Ottoson et al. , 2010). Encuentra el telurio en la tabla periódica. ¿Cómo crees que está funcionando el tel- lurium?