Predicción de elementos móviles de DNA en Xenopus tropicalis

67 p.Los elementos móviles de DNA pueden trasladar segmentos de DNA dentro de un cromosoma, o entre cromosomas. Se caracterizan por poseer una secuencia que codifica para una proteína transposasa, y, flanqueándola, poseen segmentos de DNA terminales invertidos repetidos. La transposición puede afectar a corto plazo la regulación génica, y a largo plazo, la evolución de los organismos. Hay evidencia que sugiere que los elementos móviles de DNA están relacionados con la regulación del desarrollo neural en Xenopus laevis y Xenopus tropicalis.La tarea de identificación de elementos móviles de DNA es difícil, ya que existen 12 superfamilias distintas, las que comúnmente sufren una serie de mutaciones, perdiendo los patrones de secuencia característicos que estas poseen. Una manera de modelar una superfamilia es utilizando perfiles HMM. Estos perfiles incorporan aspectos estadísticos, dando cuenta de la divergencia de las secuencias de una superfamilia. Por esto, en este trabajo se desarrollaron perfiles HMM a partir de la curación rigurosa de secuencias de proteínas de cada una de las 12 superfamilias conocidas de elementos móviles de DNA.Los modelos desarrollados son más sensibles y selectivos que aquellos disponibles en PFAM. Además, el análisis de las predicciones permite realizar una clasificación de los resultados en términos de presencia o ausencia de Stops, fragmento o transposasa completa, y proteína derivada de transposasa.Las predicciones realizadas en el genoma y proteoma de Xenopus tropicalis muestran que la superfamilia Tc1/Mariner es la más prevalente (96% de las predicciones en el genoma y 82.4% de las predicciones en el proteoma) mientras que hay una fracción pequeña que corresponde a piggyBac, y otra fracción pequeña que corresponde a Merlin, que parece ser un elemento nuevo descrito en este organismo./ABSTRACT: DNA mobile elements can move DNA segments inside a chromosome or between chromosomes. They are characterized by a sequence that encodes a transposase protein and flanking it, DNA segments that are inverted repeated terminals. Transposition may affect, in the short term, gene regulation, and in the long term, organisms’ evolution. There is evidence suggesting that DNA mobile elements are linked to the regulation of Xenopus laevis and Xenopus tropicalis neural development. The identification of DNA mobile elements is a hard task, since there are 12 distinct families, which often suffer mutations, losing characteristic sequence patterns. Using profile HMMs is one method to model a family. These profiles incorporate statistical characteristics, accounting for the divergence amongst a family sequences. For this reason, in this work, HMM profiles were developed from the rigorous curation of the protein sequences of each of the 12 known superfamilies of DNA mobile elements. The models developed are more sensitive and more selective than those available in PFAM. Also, the analysis of predictions allows performing a classification of the results in terms of presence or absence of Stops, as fragments or complete transposase, and as transposase-derived protein.The predictions performed in Xenopus tropicalis genome and proteome show that the Tc1/Mariner family is the most prevalent (96% of the genome prediction and 82.4% of the proteome predictions), whereas there is a small fraction belonging to piggyBac, and another small fraction belonging to Merlin, which seems to be a new described element in this organis

Identificación de elementos transponibles como reguladores génicos durante el proceso de regeneración de la aleta caudal de Danio rerio

112 p.La regeneración es un proceso biológico en el cual se reparan células, tejidos, órganos o extremidades completas de un organismo tras sufrir una lesión en ellos. Ocurre naturalmente en todos los organismos, sin embargo, en la mayoría de ellos decae a medida que alcanzan su madurez reproductiva. Uno de los organismos modelos para estudiar la regeneración es el pez cebra (Danio rerio). Este organismo presenta a lo largo de toda su vida capacidades regenerativas de muchos de sus órganos, siendo una de las más estudiadas la aleta caudal. Pero ¿Cómo sucede este proceso? ¿Qué genes y/o elementos participan durante el evento regenerativo? En particular, esta investigación se centró en identificar los principales agentes participantes del evento de regeneración de la aleta caudal de Danio rerio, desde un punto de vista regulatorio, es decir, los genes relacionados a regeneración y los elementos reguladores que promueven o reprimen su transcripción. En la actualidad se conoce un diverso catálogo de genes y potenciadores que se activan durante la regeneración de la aleta caudal de Danio rerio. Muchos de los elementos reguladores de un genoma provienen de secuencias no codificantes y en muchos casos estas son aportados por elementos repetidos, en concreto los elementos transponibles (TEs). Diversos estudios han implicado TEs como elementos reguladores en tejidos somáticos y enfermedad. Aproximadamente la mitad del genoma de Danio rerio corresponde a TEs, por lo que se puede especular que en este organismo también haya regulación de genes mediada por TEs. Así, caracterizar su rol en el contexto del evento regenerativo, puede permitir identificar nuevos mecanismos moleculares asociados a regeneración. Además, tanto este como otros análisis, pueden ser considerados como puerta de entrada a potenciales terapias y/o herramientas biotecnológicas para tratar daños en órganos y tejidos de otros organismos. Considerando todo lo anterior, se planteó la pregunta ¿los TEs participan en la regulación de la expresión génica durante la regeneración de la aleta caudal? Y si es así, ¿qué tipos de TEs participan? ¿De qué manera están potencialmente regulando la expresión de los genes asociados a regeneración? En este trabajo se buscó analizar y explorar el rol regulatorio que podrían presentar estos elementos durante el evento regenerativo, utilizando datos de metodologías RNA-Seq, para generar un perfil transcriptómico de un momento determinado del proceso de genes y TEs cercanos y datos de ATAC-Seq para identificar regiones abiertas de cromatina donde participen y se unan al DNA factores de transcripción que regulen el evento regenerativo. Se encontraron TEs de tipo DNA y LTR que se estaban sobre-expresando posterior al proceso de amputación, en regiones intrónicas de genes relacionados a regeneración, como lo son anxa2a y hspa12b. A su vez, se identificaron un total de 184 TEs que estaban actuando como sitios de unión a 6 factores de transcripción distintos relacionados a regeneración. Estos resultados apoyan la hipótesis del rol regulatorio de estos elementos en procesos biológicos como el regenerativo, sin embargo, deben ser tomados con precaución y confirmarse con nuevos experimentos/metodologías biológicas que confirmen su rol en el evento. // ABSTRACT: Regeneration is a biological process in which cells, tissues, organs, or complete limbs of an organism are repaired after suffering an injury to them. It occurs naturally in all organisms, however, in most organisms it declines as they reach reproductive maturity. One of the model organisms to study regeneration is the zebrafish (Danio rerio). This organism presents throughout its life regenerative capacities of many of its organs, one of the most studied being the caudal fin. But how does this process take place? What genes and/or elements are involved during the regenerative event? This research focused on identifying the main agents involved in the regeneration event of the Danio rerio caudal fin, from a regulatory point of view, i.e., the genes related to regeneration and the regulatory elements that promote or repress their transcription. A diverse catalog of genes and enhancers that are activated during Danio rerio caudal fin regeneration is currently known. Many of the regulatory elements in a genome come from non-coding sequences and in many cases these are provided by repeated elements, in particular transposable elements (TEs). Several studies have implicated TEs as regulatory elements in somatic tissues and disease. Approximately half of the Danio rerio genome corresponds to TEs, so it can be speculated that TE-mediated gene regulation also occurs in this organism. Thus, characterizing their role in the context of the regenerative event may allow us to identify new molecular mechanisms associated with regeneration. Furthermore, both this and other analyses can be considered as a gateway to potential therapies and/or biotechnological tools to treat damage in organs and tissues of other organisms. Considering all of the above, the question was raised: Are TEs involved in the regulation of gene expression during caudal fin regeneration? And if so, what types of TEs are involved? In what way are they potentially regulating the expression of regeneration-associated genes? In this work we sought to analyze and explore the regulatory role that these elements could play during the regenerative event, using data from RNA-Seq methodologies to generate a transcriptomic profile of a specific moment of the process of nearby genes and TEs and ATAC-Seq data to identify open chromatin regions where transcription factors that regulate the regenerative event participate and bind to DNA. DNA and LTR TEs were found to be overexpressing after the amputation process, in intronic regions of genes related to regeneration, such as anxa2a and hspa12b. In turn, a total of 184 TEs were identified that were acting as binding sites for 6 different transcription factors related to regeneration. These results support the hypothesis of the regulatory role of these elements in biological processes such as regeneration, however, they should be taken with caution and confirmed with new biological experiments/methodologies to confirm their role in the event

Ensamble y anotación del genoma de la Rata de los Pinares menor (Aconaemys sagei)

76 p.Los registros genómicos que hoy en día encontramos en las bases de datos biológicas son una fuente extensa de recursos que muchos investigadores ocupan en el estudio evolutivo de distintas especies. Esta información no existiría sin el desarrollo de tecnologías de secuenciación y el avance en paralelo de metodologías de ensamble de secuencia. Del mismo modo, el registro y descripción de los elementos genéticos resulta ser un paso crucial en la investigación de especies unidas por un ancestro común. La superfamilia Octodontoidea, perteneciente al infraorden Caviomorpha, es una familia de roedores endémica de Sudamérica. A lo largo de su historia evolutiva, ciertas especies pertenecientes a este grupo ha desarrollado características determinantes para la colonización en el ambiente subterráneo. Esto ha implicado cambios a nivel morfológico para su adaptación al subsuelo, por lo que se especula que dichas especies muestran variaciones a nivel gen ético en comparación con sus especies más cercanas que habitan en la superficie. Muchos de los rasgos genéticos son casi imposibles de comparar hoy en día debido a la escasez de información disponible en bases de datos biológicas sobre este grupo de roedores. Con el fin de aportar en la falta de información genética que pueda generar estudios evolutivos entre dichas especies, se llevó a cabo el ensamble por referencia de la especie Aconaemys sagei, conocida comúnmente como rata de los pinares menor, así como una primera anotación estructural y funcional de dicho genoma. //ABSTRACT: The genomic records present in biological databases are an extensive source from where many researchers study the evolution of the species. The development in sequencing technologies, new assembly methods along with the mapping, annotation and analysis of genetic features have allowed the study of species with a common ancestor. The Octodontoidea is a superfamily of the caviomorph infraorder endemic to south america, throughout the ages certain rodents of this clade have developed crucial features for the colonisation on the underground environment. the adaptation process has increased the genetic differentiation compared to the closest relative in the surface, rendering impossible to compare due to the lack of information available in databases regarding this rodents. In order to close the knowledge gap required to develop evolutionary studies between those species, a reference assembly of Aconaemys sagei, also known as “Sage’s Rock Rat”, was made, as well as the first structural and functional annotation of the genome

Relación entre marcas epigenéticas y actividad transcripcional en elementos transponibles

36 p.Los elementos transponibles (TE) son segmentos de ADN que tienen la capacidad de moverse de una región a otra, en un genoma. Éstos se transponen, teniendo efectos desconocidos en la expresión de los genes. El proyecto ENCODE ha mostrado que sobre el 70% del genoma puede transcribirse. También se sabe que cerca de la mitad del genoma humano corresponde a TEs, por lo que se deduce que cerca de un 35% del genoma corresponde únicamente a TEs que están siendo transcritos. La célula, intentando defenderse de la propagación de los TEs, pone en marcha mecanismos de regulación a nivel epigenético que actúan a nivel transcripcional. Las regulaciones epigenéticas son modificaciones químicas de las bases nitrogenadas o de las histonas, que no cambian la secuencia del ADN, y que permiten regular la expresión de genes y TEs. Se esperaría, para ciertas marcas epigenéticas, una relación proporcional entre el número de marcas en un TE predicho como activo y su expresión. Aunque se desconoce la relación que existe entre la actividad transcripcional de los TEs con la regulación epigenética, se han asociado algunas marcas con la actividad del ADN. En este trabajo, se propone buscar esta correlación entre la expresión diferencial de TEs activos y las mencionadas tres marcas epigenéticas. Como la mayoría de los TEs son fósiles inactivos y fragmentos, es difícil identificar el locus del elemento del cual fue transcrito debido a que existen múltiples parálogos en el genoma; Entretanto, hay 2 herramientas computacionales, TEcandidates y SQUiRE, que permiten predecir la expresión de TEs transcripcionalmente activos en un genoma sin perder su ubicación. Se usarán esas herramientas para seleccionar un conjunto de TEs activos de diferentes superfamilias. Tras predecir los TEs activos se observó como esperado que gran parte de los TEs predichos como activos no presentan marcas epigenéticas. Entretanto, ningún TE sobre-expresado presentó marcas epigenéticas tampoco. La única de las 3 marcas en presentar unión con TEs fue H3K27ac. Sin embargo, todos los TEs con la marca H3K27ac, no fueron activos, lo que sugiere que esta marca podría tener efectos represivos en TEs. Además, esta marca pareciera tener una preferencia por las subclases LTR y no-LTR, en retrotransposones. Considerando los resultados, se puede establecer que hay indicios de una relación entre la marca H3K27ac y retrotransposones predichos como activos en cáncer de próstata en humano. Además, ninguna de las otras marcas presentó ninguna dependencia con TEs. Se sugiere para futuros estudio, para tener un mejor entendimiento de la relación entre TEs y marcas epigenéticas, la utilización de un mayor repertorio de marcas. Además, sería deseable sets de datos de RNA-Seq en estudios sobre diferentes condiciones y especies

Análisis de expresión de los elementos transponibles a nivel espacial en un modelo de esclerosis lateral amiotrófica

62 p.La Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa mortal, y puede dividirse en dos tipos: ELA esporádica y la ELA familiar. Uno de los genes asociados a esta última es superóxido dismutasa 1 (SOD1), el cual influye en la enfermedad a través de una ganancia tóxica provocada por agregados de esta proteína mal plegada acumulada en el citoplasma. El modelo más utilizado y que recapitula la enfermedad es aquel basado en ratones transgénicos que llevan la mutación G93A de SOD1 (abreviada como SOD1G93A). Los elementos transponibles (Transposable Elements, TEs) son elementos genéticos que tienen la capacidad de moverse e integrarse en otra parte del genoma. A pesar de que la mayoría de ellos son inactivos, hay evidencia que los vincula con regulación génica tanto en condiciones normales como en enfermedad. Gran parte de los trabajos en donde han estudiado TEs en ELA ha sido mediante el método de RNA-Sequencing (RNA-Seq) estándar. Si bien este método permite caracterizar con alta resolución el transcriptoma en una determinada condición, pierde el contexto espacial de los genes expresados. Para resolver este problema, un nuevo avance es la técnica de Spatial Transcriptomics (ST) la cual permite conocer en qué secciones de un tejido se encuentran los transcritos. Recientemente se realizó un estudio ST en el modelo de ratón SOD1G93A. Así, se logró caracterizar el repertorio genético en el cuerno ventral de la médula espinal, principal región anatómica en donde se encuentran las motoneuronas afectadas por ELA. No obstante, en dicho trabajo no estudiaron la distribución de los TEs a lo largo de la médula espinal. Dado el potencial rol regulatorio de TEs, y de que ya hay evidencia que muestra que estos son transcripcionalmente activos en ELA, en esta investigación se buscó determinar la expresión de TEs a nivel espacial en la médula espinal. La hipótesis de este trabajo es que los TEs están expresados preferencialmente en el cuerno ventral de la médula espinal en el modelo de ratón SOD1G93A. Los resultados muestran que existen TEs expresados en el cuerno ventral, pero no se aprecia un enriquecimiento de expresión de estos en dicha zona, en comparación a otras regiones de la médula espinal, por lo que se propone estudios futuros en donde contemplen algoritmos estadísticos para medir la diferentes tipos de expresión. // ABSTRACT: Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a mortal neurodegenerative disease, and can be separated into two types: sporadic ALS and familial ALS.One of the genes associated with the latter is superoxide dismutase 1 (SOD1), which influences the disease through a toxic gain caused by aggregates of this misfolded protein accumulated in the cytoplasm. The most commonly used model that recapitulates the disease is based on transgenic mice carrying the G93A mutation of SOD1 (abbreviated as SOD1G93A). Transposable elements (TEs) are genetic elements that have the capacity to move and integrate into another part of the genome. Although most of them are inactive, there is evidence linking them to gene regulation both in normal conditions and in disease. The majority of the works in which TEs have been studied in ALS has been by the standard RNASequencing (RNA-Seq) method. Although this method allows high-resolution characterization of the transcriptome in a given condition, it loses the spatial context of the expressed genes. To resolve this problem, a new advance is the Spatial Transcriptomics (ST) technique, which allows us to know in which sections of a tissue the transcripts are located. An ST study was recently carried out in the SOD1G93A mouse model. Thus, it was possible to characterize the genetic repertoire in the ventral horn of the spinal cord, the main anatomical region where the motor neurons affected by ALS are located. However, in that work they did not study the distribution of TEs along the spinal cord. Given the potential regulatory role of TEs, and that there is already evidence showing that they are transcriptionally active in ALS, in this research we sought to determine the expression of TEs at the spatial level in the spinal cord. The hypothesis of this work is that TEs are preferentially expressed in the ventral horn of the spinal cord in the SOD1G93A mouse model. The results show that there are TEs expressed in the ventral horn, but there is no enrichment of their expression in this area, compared to other regions of the spinal cord, so future studies are proposed using statistical algorithms to measure if there is a difference in expression

Expresión de elementos transponibles en la formación de memoria y el recuerdo en el ratón a partir de un enfoque multiómico

51 p.La formación de memoria ocurre principalmente en el engrama, un subconjunto de células neuronales. A fin de entender los mecanismos moleculares involucrados en este proceso, recientemente se realizó un trabajo en donde integraron datos de RNA-Seq y ATAC-Seq. Producto de esto, se propuso un modelo de regulación de expresión de genes basado en la accesibilidad de la cromatina. A pesar de este gran avance en comprender este fenómeno, no se analizaron Elementos Transponibles. Los Elementos Transponibles (TEs), tienen el potencial de proporcionar secuencias reguladoras, o actuar directamente como reguladores de genes. Un TE individual puede interrumpir la expresión de un gen, crear directa o indirectamente una modificación ventajosa para la expresión de un gen o no tener ninguna consecuencia inmediata. Debido a que es bien aceptado su rol en regulación génica, y a que existe evidencia que indica que los TEs se activan en el cerebro, la hipótesis de este trabajo es que los TEs están involucrados en la formación de memoria. Por lo anterior, en el presente trabajo se reanalizaron los datos de RNA-Seq y ATAC-Seq del trabajo de Marco y colaboradores del año 2020, a fin de detectar TEs. El objetivo de esta tesis era evaluar si es que, y en qué fase (Basal, Early, Late y Recall) estos se involucran en formación de memoria y el recuerdo en el ratón. Estimar el origen de expresión de TEs utilizando estas metodologías (RNA-Seq y ATAC-Seq) en combinación con software de predicción de TEs (TEcandidates y SQuIRE), nos revelaría expresión de TEs de manera confiable, lo que pudo ayudar a entender el rol que estos tienen en la formación de memoria. La implementación de un enfoque multiómico para evaluar la expresión especifica de locus de TE en este estudio, dio como resultado 3 TEs potencialmente relacionados a procesos que involucran al cerebro. // ABSTRACT: Memory formation occurs mainly in the engram, a subset of neuronal cells. In order to understand the molecular mechanisms involved in this process, a recent work was performed integrating RNA-Seq and ATAC-Seq data. As a result, a model of gene expression regulation based on chromatin accessibility was proposed. Despite this breakthrough in understanding this phenomenon, Transposable Elements were not analyzed. Transposable elements (TEs) have the potential to provide regulatory sequences, or act directly as gene regulators. An individual TE can disrupt gene expression, directly or indirectly create an advantageous modification to gene expression, or have no immediate consequence. Because their role in gene regulation is well accepted, and there is evidence that TEs are activated in the brain, the hypothesis of this work is that TEs are involved in memory formation. Therefore, in the present work, the RNA-Seq and ATAC-Seq data from the aforementioned work were reanalyzed to detect TEs. The aim of this thesis was to evaluate whether and at what stage they are involved in memory formation and recall in the mouse. Estimating the origin of TE expression using these methodologies (RNA-Seq and ATAC-Seq) in combination with TE prediction software (TEcandidates and SQuIRE) would reliably reveal TE expression, which may help to understand the role of TEs in memory formation. The implementation of a multi-omics approach to evaluate TE locus-specific expression in this study resulted in 3 TEs potentially related to processes involving the brain

Factores de deserción universitaria: significancia y expectativas, caso estudiantes de facultad de educación Universidad Santo Tomás sede Talca año 2017 – 2018

113 p

Efecto del CPP-ACP en leche, chicles y dulces sobre caries dental: revisión sistemática de literatura

33 p.Una de las proteínas más estudiada para combatir la caries dental es la caseína; utilizada como fosfopéptido de caseína – fosfato de calcio amorfo (CPP-ACP), compuesto que ha demostrado un prometedor efecto remineralizante en caries. Sin embargo, existe escasa evidencia del potencial anticaries de CPP-ACP adicionado a alimentos u otras sustancias comestibles. Consecuentemente, esta revisión sistemática tuvo por objetivo determinar si el uso del CPP-ACP añadido en leche, chicles o dulces presenta una acción remineralizante o inhibitoria sobre la desmineralización dental en estudios in vivo o in situ. El protocolo de esta revisión fue registrado en PROSPERO, siguiendo los criterios PRISMA-P. Las bases de datos examinadas fueron Medline vía PubMed, SCOPUS y Web of Science utilizando los criterios de búsqueda predefinidos basados en la pregunta P.I.C.O. No se aplicaron límites de año ni idioma. La selección de artículos y la extracción de datos se realizó por 2 investigadores, de forma independiente. De 210 títulos encontrados, 23 fueron seleccionados para revisión a texto completo. De estos, 16 estudios fueron incluidos (2 in vivo, y 14 in situ). Los desenlaces incluyeron remineralización del esmalte y actividad sobre el biofilm. La calidad general de la evidencia fue clasificada como moderada. La evidencia disponible sugiere que el CPP-ACP agregado en leche, chicles o dulces tiene una potencial actividad remineralizante sobre el esmalte dental, además de cierta acción antibacteriana sobre la placa dental supragingival. Se necesitan mayor cantidad de estudios clínicos para verificar si este efecto es significativo para reducir la incidencia de lesiones de caries

Phylotranscriptomic insights into the diversification of endothermic Thunnus tunas

Birds, mammals, and certain fishes, including tunas, opahs and lamnid sharks, are endothermic, conserving internally generated, metabolic heat to maintain body or tissue temperatures above that of the environment. Bluefin tunas are commercially important fishes worldwide, and some populations are threatened. They are renowned for their endothermy, maintaining elevated temperatures of the oxidative locomotor muscle, viscera, brain and eyes, and occupying cold, productive high-latitude waters. Less cold-tolerant tunas, such as yellowfin tuna, by contrast, remain in warm-temperate to tropical waters year-round, reproducing more rapidly than most temperate bluefin tuna populations, providing resiliency in the face of large-scale industrial fisheries. Despite the importance of these traits to not only fisheries but also habitat utilization and responses to climate change, little is known of the genetic processes underlying the diversification of tunas. In collecting and analyzing sequence data across 29,556 genes, we found that parallel selection on standing genetic variation is associated with the evolution of endothermy in bluefin tunas. This includes two shared substitutions in genes encoding glycerol-3 phosphate dehydrogenase, an enzyme that contributes to thermogenesis in bumblebees and mammals, as well as four genes involved in the Krebs cycle, oxidative phosphorylation, β-oxidation, and superoxide removal. Using phylogenetic techniques, we further illustrate that the eight Thunnus species are genetically distinct, but found evidence of mitochondrial genome introgression across two species. Phylogeny-based metrics highlight conservation needs for some of these species

Spatially Resolved Expression of Transposable Elements in Disease and Somatic Tissue with SpatialTE

Spatial transcriptomics (ST) is transforming the way we can study gene expression and its regulation through position-specific resolution within tissues. However, as in bulk RNA-Seq, transposable elements (TEs) are not being studied due to their highly repetitive nature. In recent years, TEs have been recognized as important regulators of gene expression, and thus, TE expression analysis in a spatially resolved manner could further help to understand their role in gene regulation within tissues. We present SpatialTE, a tool to analyze TE expression from ST datasets and show its application in somatic and diseased tissues. The results indicate that TEs have spatially regulated expression patterns and that their expression profiles are spatially altered in ALS disease, indicating that TEs might perform differential regulatory functions within tissue organs. We have made SpatialTE publicly available as open-source software under an MIT license