SISTEMA MITOCONDRIAL ANIMAL (SISMIT): UN PROGRAMA DE COMPUTACIÓN
APLICADO EN EL ANÁLISIS MOLECULAR DE LOS GENOMAS
MITOCONDRIALES DE ANIMALES VERTEBRADOS

C. Scotto¹ y R. Valdivia²

INTRODUCCIÓN

Los avances tanto en el campo de la biología molecular como en la informática han permitido el desarrollo de una nueva drea de la ciencia denominada bioinformática.

En 1979, BROWN et al. predijeron que las moléculas de DNA mitocondrial de los vertebrados (mtDNA) llegarían a ser una de las primeras moléculas de DNA en ser totalmente secuenciadas con el tiempo, debido a que son las unidades genómicas eucarióticas más simples que existen en la naturaleza, pues tienen un tamaño promedio de 16 500 nucleótidos (Rosamond, 1982) y carecen de intrones (Anderson et al., 1981).

Abreviaturas: PCR = Polymerase Chain Reaction; RFLP = Restriction Fragment Length Polymorphisms; bp = base pairs.

Es así que durante los últimos veinte años se han estado reportando las secuencias nucleotídicas completas del DNA mitocondrial de diferentes animales vertebrados disponibles actualmente en el Genbank (1999) de Internet.

Por otro lado, debido a las características que esta molécula posee es muy utilizada en diferentes estudios a nivel molecular para la construcción de mapas de restricción por RFLP (NEI, et al., 1979; Brown, 1980) o para la amplificación de segmentos específicos por PCR (Higuchi et al., 1984). El patrón electroforético de bandas obtenido en un gel por RFLP o PCR, junto con el patrón de bandas de un marcador comercial, en cualquier laboratorio son analizados a simple vista o con la ayuda de lectores ópticos para su detección (Scott et al., 1993).

Hoy, existen programas de computación que son bancos de datos de secuencias nucleotídicas como el Genbank (Altschul et al., 1990) y de secuencias de aminoácidos como el Proteindata Bank (Bernstein et al., 1977). Otros programas de computación trabajan con estas secuencias haciendo predicciones, comparaciones por homología y análisis de sus propiedades intrínsecas como son el Blastp, Seqaid, Oligo, Macaw, etc., (Karlin & Altschul, 1990). Sin embargo, ningún programa integra tanto la información molecular dentro de una base de datos junto con las secuencias nucleotídicas o de aminoácidos y las principales técnicas moleculares utilizados en el análisis de genomas mitocondriales como son el RFLP y el PCR.

En respuesta a este problema, se desarrolló y patentó el programa de computación Sismit Animal, Versión 1.0 (1999). Este programa constituye el primer programa de biología molecular aplicado en el análisis del mtDNA de animales vertebrados utilizando un sistema visual de análisis de imágenes digitales por computadora.

MATERIALES Y MÉTODOS

El Sismit Animal (1999) fue creado utilizándose el programa Pascal, versión 7.0 (Tenenbaum & Augenstein, 1981) y la información del trabajo de Tesis de Scotto (1996).

RESULTADOS

El Sismit Animal fue diseñado de forma versátil para funcionar en computadoras desde el modelo AT-286 con 1 Megabyte de Memoria RAM y en cualquier tipo de pantalla monocromática o a color.

El programa utiliza algoritmos matemáticos apropiados para proyectar una pantalla de Menú Principal (Fig. 1) y varias pantallas para los Submenús que contienen diferentes opciones seleccionables por el usuario (Fig. 2).

Fig. 1: 1) Datos básicos; 2) Secuencias de DNAmt; 3) Técnicas moleculares; 4) Diccionario; 5) Configuración; 6) Salir.

Fig. 2: 1) Historia; 2) Biogénesis; 3) Fusión; 4) División; 5) Enfermedades; 6) Estructura; 7) Fisiología; 8) ADN mitocondrial; 9) Código genético; 10) Replicación; 11) Transcripción; 12) Traducción; 13) Herencia materna; 14) Filogenia y evolución; 15) Saelir.

Dentro del Menú Principal las opciones Datos Básicos y Diccionario son bancos de datos con información mitocondrial actualizada (Fig. 3), los cuales están complementados con la proyección de gráficos descriptivos para cada terna seleccionado (Fig. 4).

Fig. 3: Se describe una citopatía mitocondrial denominada Epilepsia mioclónica con fibra roja desigual. Su abreviación: MERRF. Tipo de mutación: Puntual. Secuencia del mtDNA afectada: 8344.

Fig. 4: Se describen las regiones en la molécula del mtDNA donde se han identificado las principales mutaciones de tipo puntal (números) o por deleción (semicírculos) que producen enfermedades en humanos con las abreviaciones: LHON, MELAS MERRF, MMC y NARP.

La opción Secuencias del DNA mitocondrial permite seleccionar el mtDNA de uno de los 37 animales vertebrados diferentes con que trabaja el programa (Fig. 5). Además, para cada cadena del mtDNA seleccionada (Cadena H o L) puede obtenerse información de cada uno de los 37 genes que poseen las moléculas de mtDNA de los vertebrados: 22 RNA mensajeros, 2 RNA ribosómicos y 13 genes para proteínas (CANN et al., 1987) como son la secuencia del gen seleccionado, los porcentajes de bases nitrogenadas (adenina, guanina, citosina y timina) y el número de nucleótidos totales del gen seleccionado (Fig. 6).

Fig. 5: La pantalla muestra las 37 especies diferentes de vertebrados cuyo DNA mitocondrial está enm la base de datos.

Fig. 6: La pantalla muestra la ubicación espacial, la secuencia nucleotídica, la cadena del mtDNA, número de nucleótidos y porcentaje de bases nitrogenadas del gen NDA1 mitocondrial.

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1. Laboratorio de Bioquímica y Biología Molecular. Universidad Nacional Federico Villarreal. Lima. Perú. E-mail: scottoc@hotmail.com
2. Instituto Nacional de Recursos Naturales. INRENA. Lima. Perú.

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