Diseño de un chip de DNA para identificar la huella genómica de organismos eucarióticos

Abstract

ABSTRACT: In the recent years an innovative technology in the area of microarrays was developed, named Universal Fingerprinting chip (UFC), which is aimed at the universal identification of any organism, using a set of probes representing all possible sequence. This sensor has the ability to produce genomic fingerprints unique to each organism, which includes species still unknown. This study is aimed to test “in silico” the UFC technology in eukaryotic organisms. This is a challenge due to the huge eukaryotic genome complexity. The solution requires bioinformatics improvements to produce a new UFC with bigger probes and perform the virtual hybridization in reasonable times. A new UFC-17, containing 17,821 17-mer probes, was designed by adding 4- bases, in several ways, to the UFC-13, followed by selection of those probes having a minimum of spaced and internal sequence differences between them. Genomic fingerprints of 30 sequenced eukaryotic organisms, including unicellular organisms, plants and animals, were obtained. The validation was done by comparing the distribution of the organisms in a taxonomic tree constructed with the distances between genomic fingerprints with the previously known taxonomy. Good genome discrimination and reasonable coincidence between both taxonomies was observed, which suggest that the UFC can be successfully applied for experimental studies.

RESUMEN: Recientemente se ha desarrollado tecnología novedosa en el área de microarreglos denominada Sensores Universales de Huella Genómica (UFC), la cual está encaminada a la identificación universal de todos los organismos, utilizando un conjunto de sondas diseñadas de forma aleatoria sin conocimiento previo de las secuencias de los genomas. El objetivo del estudio es para probar in silico la tecnología del UFC en organismos eucarióticos. Este es un desafío debido a la enorme complejidad del genoma eucariótico. La solución requiere de mejoras bioinformáticas para obtener un nuevo UFC con sondas de un mayor tamaño y de llevar a cabo el proceso de hibridación virtual en tiempo razonable. Un nuevo UFC-17, que contiene 17,821 sondas 17-mer, fue diseñado por la adición de 4 bases en distintos sitios a partir de un conjunto de sondas de un UFC13, seguido de la selección de las sondas que tengan un mínimo diferencias espaciadas en el interior de las sondas para maximizar su variabilidad. Se obtuvieron las huellas genómicas, de 30 organismos eucarióticos secuenciados, incluidos entre ellos a los organismos unicelulares, plantas y animales. La validación se realizó mediante la comparación de la distribución de los organismos en un árbol taxonómico construido con las distancias entre las huellas genómicas respecto a la taxonomía conocida actualmente. Se observó sensibilidad en la discriminación y coinciden de forma razonable ambas taxonomías, lo que sugieren que el UFC puede ser aplicado con éxito para estudios experimentales.