La secuenciación del genoma, donde los científicos utilizan métodos de laboratorio para determinar la composición genética de un organismo específico, se está convirtiendo en una práctica común en la investigación de insectos. Una mayor comprensión de la biología de los insectos ayuda a los científicos a manejar mejor los insectos, tanto los que son beneficiosos para el ecosistema como los que dañan el suministro de alimentos y amenazan la salud humana al transmitir enfermedades.
Los investigadores han desarrollado un método de flujo de trabajo, llamado Fanflow4Insects, que anota las funciones de los genes en los insectos. En la anotación funcional, los científicos recopilan información sobre la identidad biológica de un gen. El nuevo método del equipo utiliza información de secuencias transcritas, así como bases de datos de secuencias de proteínas y genomas. Con Fanflow4Insects, el equipo ha anotado la información funcional del insecto palo japonés y el gusano de seda, incluida la expresión génica y el análisis de secuencias. La información de anotación funcional que proporciona su flujo de trabajo ampliará enormemente las posibilidades de la investigación entomológica utilizando la edición del genoma.
El equipo, con científicos de la Universidad de Hiroshima, la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio y el Centro RIKEN de Ciencias Médicas Integrativas, publicó su método Fanflow4Insects el 27 de junio en la revista Insectos.
Los insectos son tan diversos y abundantes que los científicos necesitan una forma de estudiarlos a gran escala. Esto es lo que llevó a los científicos a comenzar a trabajar en la secuenciación del genoma de los insectos. Hasta mayo de 2022, los científicos habían decodificado y registrado los genomas de unas 3000 especies de insectos. También están utilizando tecnología de secuenciación de lectura larga para acelerar aún más el ritmo de la secuenciación del genoma de los insectos.
La secuenciación de próxima generación ha facilitado a los investigadores la decodificación de los genomas de numerosos insectos junto con sus secuencias de transcripción. Sin embargo, la interpretación biológica de estas secuencias sigue siendo un cuello de botella principal del análisis del transcriptoma. El transcriptoma es la suma de las moléculas de ARN de un organismo. El análisis del transcriptoma es un primer paso importante en la anotación funcional, que sirve como una pista importante para seleccionar objetivos de edición del genoma.
Debido a que algunos insectos tienen genomas más grandes que el genoma humano, el difícil proceso de secuenciación del genoma completo es aún más complicado. Por lo tanto, los científicos están utilizando la secuenciación del transcriptoma con tecnología de secuenciación de próxima generación, también llamada secuenciación de ARN, como una herramienta para evaluar insectos de gran tamaño genómico. Con esta poderosa herramienta, los científicos pueden identificar de manera eficiente decenas de miles de posibles genes en un tejido específico mediante el ensamblaje de decenas de millones de lecturas. Luego ensamblan las secuencias de genes en unidades transcripcionales para su identificación. Pero este tipo de análisis depende de que los científicos tengan acceso a conjuntos de datos completos y su anotación funcional. Las bases de datos existen, pero no pueden seguir el ritmo del aumento en la secuenciación del genoma de los insectos.
A medida que el análisis del transcriptoma se vuelve más popular, muchos grupos de investigación están ejecutando sus propios proyectos, y la información sobre las unidades de transcripción de varios estudios se informa estudio por estudio. Estos conductos son conjuntos de algoritmos que se utilizan para procesar los datos de secuenciación del genoma. Pero los científicos necesitan una forma de integrar la anotación funcional de todos los diferentes grupos que realizan este tipo de investigación en bases de datos públicas.
En este estudio actual, el equipo de investigación utilizó su Fanflow4Insects recientemente desarrollado para crear una tubería de anotación funcional para el gusano de seda. Luego, los investigadores también probaron Fanflow4Insects para los transcriptomas del insecto palo japonés. «La anotación funcional es uno de los procesos más importantes para acelerar la selección de genes objetivo una vez que se decodifica el genoma o el transcriptoma del organismo objetivo. La información de la anotación funcional obtenida por el flujo de trabajo Fanflow4Insects ampliará enormemente las posibilidades de la investigación entomológica mediante la edición del genoma». dijo Hidemasa Bono, profesor de la Escuela de Graduados de Ciencias Integradas para la Vida en la Universidad de Hiroshima, y el primer y correspondiente autor del artículo.
El flujo de trabajo de Fanflow4Insects para insectos se ha desarrollado abiertamente en GitHub y es de libre acceso. Junto con la anotación funcional derivada de la expresión, los datos de Fanflow4Insects se pueden aplicar al estudio comparativo de insectos con distintos fenotipos. «Usando Fanflow4Insects, vamos a anotar insectos que producen sustancias útiles. El objetivo final de este estudio es hacer posible el diseño de redes moleculares en insectos usando simulación por computadora», dijo Bono.
El equipo de investigación incluye a Hidemasa Bono, Universidad de Hiroshima; Takuma Sakamoto e Hiroko Tabunoki, Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio; y Takeya Kasukawa, Centro RIKEN de Ciencias Médicas Integrativas.
Esta investigación fue financiada por una subvención Kakenhi de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, una plataforma de innovación abierta para la creación conjunta entre la industria y la academia (COI-NEXT), la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón y ROIS-DS-JOINT.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Hiroshima. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
