Caracterización molecular de la biodiversidad

El denominado Código de Barras de la Vida (Barcode of Life) es un sistema de identificación de especies por medio del análisis de secuencias específicas de DNA obtenidas a partir de una muestra de tejido de cualquier organismo eucariota. Se basa en la amplificación y secuenciación de un fragmento de DNA que, a modo de código de barras, permite la identificación de una especie en base a su comparación con bases de datos de secuencias moleculares, Barcode of Life Database (BOLD), mediante herramientas bioinformáticas. La secuencia de los genes que se seleccionan debe ser poco variable entre individuos de la misma especie pero diferir mucho entre éstas. En animales se analiza el patrón de variación de nucleótidos en la región de 648 pb del gen mitocondrial de la enzima citocromo c oxidasa I (COI), mientras que en plantas aporta más información el análisis de la secuencia de dos regiones génicas del DNA cloroplastídico: matK y rbcL. Estos “códigos de barras genéticos” han permitido crear los denominados Barcode Index Numbers (BINs) que identifican secuencias de DNA similares con los grupos definidos por los taxónomos como especies. Este método es una herramienta complementaria a la identificación taxonómica tradicional que permite la identificación de especies polimórficas o crípticas y permite describir la biodiversidad de un enclave, bien porque parte de sus especies aún no hayan sido identificadas formalmente o porque se encuentran en un estadio del desarrollo que impide su identificación exacta. Es interesante también su utilización en la conservación, para el control del tráfico ilegal de huevos o semillas. En la Universidad de Málaga pusimos a punto este sistema para la identificación de especies de moluscos del litoral y pretendemos implantarlo en el Jardín Botánico de dicha universidad.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Thymine starvation causes abortive initiation of chromosome replication critical for cell death in Escherichia coli

Presentado en: XXXVI Congreso SEBBM (Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular), Madrid, 4-6 septiembre, 2013Thymineless death (TLD), a phenomenon in which thymine auxotrophy becomes lethal when cells are starved for thymine, can be prevented by rifampicin addition. In this work, we have obtained evidence indicating that among the effects of RNA polymerase inhibition by rifampicin, the inhibition of chromosomal replication initiation is the process responsible for TLD suppression. We show that diminishing, abolishing or increasing the transcription level around oriC alleviates TLD by limiting the chromosomal initiation capacity (ChIC) generated under thymine starvation. TLD suppression was eliminated by DnaA inactivation or the deletion in the left half of the replication origin or deletion of the DnaA-boxes located in the right half of the oriC region. In accordance with these data, two-dimensional DNA electrophoresis gels showed an accumulation of simple-Y and bubble arc replication intermediates, as well as recombination structures at the oriC region during thymine starvation. None of these structures were observed under genetic or physiological conditions that suppress TLD. These results demonstrate that abortive initiations of chromosome replication occur under thymine starvation, supporting the idea that these events are a critical target for the lethal damage caused by thymine starvation and that results in TLD.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec

VII Encuentros con la Ciencia

La séptima edición de esta iniciativa aborda la teoría de la evolución y su implicación en el mundo actual a través de un recorrido por la vida y la obra de Charles Darwin

Analysis of hypervariable DNA sequences by NGS technologies: QuasiFlow

The development of Next Generation Sequencing (NGS) technologies has allowed deep characterization of highly variable sequences such as viral or mitochondrial genomes. With respect to RNA and ssDNA viruses, their low replication fidelity generates viral populations consisting of complex mutant spectra termed viral quasispecies. Their study is of special interest as they can be considered a phenotypic reservoir1. Similarly, heteroplasmy of human mitochondrial genomes, in which different sequences are found within a single individual, might have important clinical consequences. For the analysis of the mutant spectrum of such hypervariable sequences from NGS data, we have developed QuasiFlow, a workflow designed in AutoFlow2 that uses Illumina reads. QuasiFlow provides information about DNA variability, such as SNPs, indels and recombination events (Figure 1). Furthermore, it allows haplotype reconstruction of viral quasispecies and characterization of its diversity through normalized Shannon index, nucleotide diversity and mutation networks. Quasiflow performs also a comparative study among samples, based on correlation, ANOVA and PCA analysis, in order to determine which parameters are affected by the experiment and how the samples behave according to their biological origin. In this work, we have applied QuasiFlow to analyze the population structure of the begomovirus Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) infectious clone inoculated in Arabidopsis thaliana plants, using HiSeq or MiSeq reads. Their analysis allowed detection of minor quasispecies variants with a frequency of 10-4 to 10-5 and reconstructed the haplotypes present in the sample. In addition, QuasiFlow was used to discover variants and recombinants in mixed infections of tomato plants. These results show the fast generation of recombinant genomes in geminivirus mixed infections and demonstrate the potential of QuasiFlow for the analysis of mutant spectra using Illumina MiSeq sequencing data. We have extended the use of QuasiFlow to the analysis of highly variable sequences such as the mitochondrial DNA. For that, we have analyzed DNA Illumina Miseq reads from 47 human mitochondrial samples from different cell lines obtained from the NCBI SRA database. Quasiflow generated automatically SNPs, SNP frequencies, indels and analyzed up to 23 variables using PCA analysis and performed an hierarchical clustering of the samples. Our analysis was able to detect pathological variants presented in a frequency lower than 1%.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. This research was funded by Junta de Andalucía and EU through the ERDF 2014-2020, Projects P10-CVI-6075 to M. G.C. and P10-CVI-6561 to A.G-P

Analysis of viral quasispecies by NGS technologies: quasiflow

We have developed QuasiFlow, a workflow designed in AutoFlow that takes advantage of NGS technologies to reconstruct quasispecies based in Illumina reads. QuasiFlow characterises and computes several key parameters, such as recombination events, SNPs, transitions, transversions, indels, quasispecies reconstruction, normalized Shannon index, nucleotide diversity and mutation networks. Moreover, it performs a comparative study of the samples comprising correlation, ANOVA and PCA analyses of the previously obtained virus population parameters. Using QuasiFlow we have analysed Illumina MiSeq reads from DNA samples obtained in mixed infections of ssDNA begomovirus in tomato plants amplified by rolling circle amplification. Further, we have extended the use of QuasiFlow to the analysis of the highly variable mitochondrial DNA. For that, we have used DNA Illumina MiSeq reads from 47 human mitochondrial samples from different cell lines obtained from the NCBI SRA databaseUniversidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Experiencias de una red docente: aprendizaje significativo en ciencias y tecnología mediante gamificación

En el aprendizaje de los contenidos de materias científico-técnicas es especialmente importante la motivación del estudiante mediante referencias y ejercicios de casos reales donde se trata de reducir la memorización de muchos conceptos reforzando el aprendizaje significativo. De este modo, el método de aprendizaje significativo basado en gamificación se lleva a cabo mediante el uso de técnicas, elementos y dinámicas propias de los juegos y el ocio en actividades docentes con el fin de potenciar la motivación, así como de reforzar la conducta para solucionar problemas, mejorar la productividad, obtener objetivos, activar el aprendizaje y evaluar a los alumnos. En esta comunicación se explicará el proceso de puesta en común, diseño, desarrollo y evaluación de las experiencias de una Red Docente que ha empleado la gamificación como metodología para conseguir el aprendizaje significativo de los alumnos. La acción se ha llevado a cabo en las asignaturas de segundo cuatrimestre en los Estudios de Grado de Química, Biología, Ciencias Ambientales, Ingeniería de la salud, Bioquímica e Ingeniería de Telecomunicación de la Universidad de Málaga que imparten los profesores que componen la Red Docente. Para llevarla a cabo los profesores han conseguido una ayuda para fomentar la creación e implantación de redes docentes de excelencia gracias al Plan Propio Integral de Docencia de la Universidad de Málaga.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Effect of SSB binding modes on the slippage error produced by T7 DNA polymerase during replication of DNA repeated sequences

Arrest of the replication machinery within a repeated region is associated with the instability of DNA repeat regions. Primer-template misalignment, also known as replication slippage or copy-choice recombination, is one of the mechanisms involved in the generation of deletions or expansions within repeat regions1,2. A direct role for replication slippage in the deletion of repeated sequences at a hairpin structure has been demonstrated both in vivo and in vitro. Blockage of the DNA polymerase at a hairpin structure followed by polymerase dissociation and transient out-of-frame re-annealing of nascent and template strands cause slipped strand mispairing, generating a deletion on the nascent strand1. Several DNA polymerases have been tested for their propensity to slip in vitro while replicating hairpin-containing templates3. Studies on DNA polymerases involved in DNA repair such as E. coli Pol I, E. coli Pol II and replicative DNA polymerases such as E. coli Pol III HE or the T4, T7 and F29 phage DNA polymerases revealed that the strand displacement activity (sda) of a DNA polymerase is inversely related to their propensity to slip3. We have analyzed the role of the SSB protein from E. coli on the slippage performed by T7 DNA polymerase. Slippage is inhibited at increasing SSB concentrations as SSB stimulates specifically the sda of T7 DNA polymerase. Reactions conditions that promote the transition between the (SSB)56 to (SSB)65 binding modes correlate with an specific decrease of the sda of T7 DNA polymerase, thus generating slippage errors. No effect of the SSB binding modes was found on the slippage errors performed by T4 DNA pol on the same DNA template, suggesting that this stimulation seems to be specific for T7 DNA polymerase. References 1. E. Viguera, D. Canceill, and S.D. Ehrlich, Embo J. Replication slippage involves DNA polymerase pausing and dissociation, 2001, 20, 2587-2595. 2. S.T. Lovett, Mol. Microbiol. Encoded errors: mutations and rearrangements mediated by misalignment at repetitive DNA sequences, 2004, 52: 1243-53. 3. D. Canceill, E. Viguera and S.D. Ehrlich, J. Biol. Chem. Replication slippage of different DNA polymerases is inversely related to their strand displacement efficiency, 1999, 274, 27481-27490.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Encuentros con la Ciencia II: del macrocosmos al microcosmos

“Encuentros con la Ciencia II: del macrocosmos al microcosmos” se trata del segundo volumen de un libro de divulgación científica que recoge los capítulos desarrollados por los ponentes que han impartido sus conferencias en los ciclos IV a VI en la actividad “Encuentros con la Ciencia” desarrollada en la ciudad de Málaga. Los que tuvieron la suerte de asistir a las conferencias podrán ahora revivirlas y aquellos que no tuvimos ese privilegio, gracias a este libro, lograremos adentrarnos en algunos de los temas más fascinantes que ocupan a la ciencia actual y sentir una de las experiencias más gratificantes que se pueden alcanzar: el gozo de comprender

Involvement of translesion polymerases in the generation of genetic variability or an emergent ssDNA plant virus

Single-stranded DNA (ssDNA) viruses such as animal circoviruses or plant geminiviruses are important emergent viruses. SsDNA viruses are as variable as their RNA equivalents and evolve quickly, with high mutation rates and mutation frequencies around 10-3-10-5 mutations/nt. Several factors are responsible for the elevated substitution rates of ssDNA viruses including polymerase replication fidelity, mismatch repair, exogenous and endogenous DNA damage, nucleotide imbalances and the action of other cellular DNA modifying enzymes. Indels can also be introduced during replication or as a consequence of recombination. Unlike RNA viruses, which owe their genetic variability in part to their error prone RNA-dependent RNA polymerases, ssDNA viruses do not encode DNA polymerases. They are replicated by unknown cellular DNA polymerases in the host nucleus via a rolling circle mechanism. Mutation bias compatible with the deamination and oxidation of single-stranded DNA has been observed in geminiviruses. This kind of DNA damage is a substrate for Translesion Polymerases (TLS), involved in lesion bypass. TLS pols of the Y family lack proofreading activity and have low nucleotide selectivity, and thus exhibit high error rates for base substitutions and indels, even in the absence of damage. Here, we have addressed the involvement of TLS polymerases in the replication of the Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV) geminivirus in Arabidopsis thaliana. To this end, wt A. thaliana, homozygous AtRev1 and AtPolΚ, and heterozygous AtPolΗ TLS mutants were infected with TYLCV. TLS expression and viral loads were analysed at 7, 14, 21 and 28 days post infection (dpi). We observed an absence of AtRev1 transcripts, a significant reduction in AtPolK expression, while AtPolH was expressed at wt levels in the corresponding mutants. In each mutant, expression of the other TLS polymerases was unaffected. In addition, viral loads in AtRev1, AtPolΗ and AtPolΚ were comparable to those of wt A. thaliana TYLCV infections. Preliminary results of the effect of altered TLS levels on TYLCV variability measured by next generation sequencing will be shown.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech; Consejería de Economía, Innovación y Ciencia, Junta de Andalucía con ayuda de FEDER y FS

Mejora docente mediante el uso del libro de calificaciones como herramienta de seguimiento para el alumno de su rendimiento académico

Introducción La asignatura de Informática del Grado en Biología proporciona una formación específica en el manejo de las principales herramientas bio-informáticas. Es una asignatura multidisciplinar en la que participan tres áreas con distinta carga docente: lenguajes y sistemas informáticos (50%), botánica (25%) y genética (25%). Esta casuística origina una complejidad en la calificación total de la asignatura que suele traducirse en la confusión del alumnado sobre sus calificaciones. Objetivos Establecimiento de un sistema transparente de evaluación continua mediante la puesta a punto de un Libro de Calificaciones (LC) que sirva de referencia al alumnado durante el desarrollo de la asignatura. Método En la asignatura de Informática creada en el Campus Virtual de la Universidad de Málaga se ha habilitado el LC. Se ha categorizado cada cuestionario on-line, tareas auto-evaluativas, entrega de memorias de prácticas y actividades específicas de cada uno de los diferentes bloques, introduciendo la formulación necesaria para la ponderación precisa de cada actividad en el conjunto de la asignatura. Resultados y conclusiones En el LC quedan reflejadas las calificaciones obtenidas por cada alumno en cada una de las tareas asignadas, así como el peso ponderado que reciben sobre la nota final del total de la asignatura. En una asignatura tan compleja en cuanto al número y características de áreas que la estructuran, el LC supone una herramienta fundamental para facilitar tanto el trabajo del profesorado como, lo que es más importante, el seguimiento de los progresos realizados por el alumnado a través de la evaluación continua