Xenbase es una base de datos de organismos modelo (MOD) que proporciona recursos informáticos, así como datos genómicos y biológicos sobre las ranas Xenopus . [1] Xenbase está disponible desde 1999 y cubre las variedades de Xenopus X. laevis y X. tropicalis . [2] A partir de 2013, todos sus servicios se ejecutan en máquinas virtuales en un entorno de nube privada, lo que lo convierte en uno de los primeros MOD en hacerlo. [3] Además de alojar datos y herramientas genómicas, Xenbase apoya a la comunidad de investigación de Xenopus a través de perfiles para investigadores y laboratorios, y publicaciones de trabajos y eventos.
Xenbase se ejecuta en un entorno de nube. [3] Sus máquinas virtuales se ejecutan en un entorno VMware vSphere en dos servidores, con equilibrio de carga automático y tolerancia a fallos . El software de Xenbase utiliza Java , JSP , JavaScript , AJAX , XML y CSS . También utiliza Apache Tomcat y la base de datos IBM DB2 . Las mismas plataformas de hardware y software son compatibles con Echinobase .
Xenbase ofrece dos niveles de soporte. El soporte completo incluye la integración completa del genoma en la base de datos, incluidas las páginas de genes, BLAST, JBrowse y las descargas de genomas. El soporte parcial proporciona BLAST, JBrowse y opciones de descarga, pero no la integración de páginas de genes.
Soporte completo: la misión principal de Xenbase es brindar soporte integral para las siguientes ranas
Apoyo parcial:
El organismo modelo Xenopus es responsable de una gran cantidad de nuevos conocimientos sobre el desarrollo embrionario y la biología celular. Xenopus tiene una serie de ventajas experimentales únicas como modelo vertebrado. La más importante de ellas es la robustez de los embriones tempranos y su capacidad para la microinyección y la microcirugía. Esto los convierte en un sistema particularmente atractivo para probar la actividad ectópica de los productos genéticos y los experimentos de pérdida de función utilizando reactivos antagonizantes como morfolinos, dominantes negativos y proteínas neomórficas. Los morfolinos son oligonucleótidos sintéticos que se pueden utilizar para inhibir el empalme del ARN nuclear o la traducción del ARNm y son el reactivo de inhibición genética común en Xenopus, ya que ni el ARNi ni el miARN han demostrado aún funcionar de forma reproducible en embriones de rana. [4] Los embriones de Xenopus se desarrollan muy rápidamente y forman un conjunto completo de tejidos diferenciados a los pocos días de la fertilización, lo que permite un análisis rápido de los efectos de la manipulación de la expresión genética embrionaria . [5] El gran tamaño de los embriones y su capacidad para la microinyección también los hace extremadamente adecuados para los métodos de microarray . Además, estas mismas características hacen de Xenopus uno de los pocos organismos modelo vertebrados adecuados para los análisis químicos. [6] Xenbase proporciona una gran base de datos de imágenes que ilustran el genoma completo, películas que detallan la embriogénesis y múltiples herramientas en línea útiles para diseñar y realizar experimentos con Xenopus .
Xenopus se puede utilizar para modelar enfermedades humanas causadas por genes comunes. [7] Xenbase respalda esto al mapear las enfermedades de Disease Ontology y OMIM con los genes y publicaciones de Xenopus. También se proporcionan datos de fenotipos de Xenopus , así como enlaces a fenotipos y enfermedades comparables de humanos y ratones (a través de la Iniciativa Monarch ).
Xenbase ofrece muchas herramientas útiles tanto para la investigación profesional como para el aprendizaje académico. A continuación se destacan algunas de las herramientas, junto con una breve descripción. Para obtener detalles completos sobre las herramientas proporcionadas, se recomienda a los usuarios consultar las publicaciones de Xenbase. [8] Se incluye una introducción detallada sobre el uso de Xenbase. [9]
El Premio Nobel de Medicina o Fisiología fue otorgado a John B. Gurdon y Shinya Yamanaka el 8 de octubre de 2012. [12] por la reprogramación nuclear en Xenopus. [13]
Importancia: Los experimentos de Gurdon desafiaron el dogma de la época que sugería que el núcleo de una célula diferenciada está comprometido con su destino (Ejemplo: el núcleo de una célula del hígado sigue siendo un núcleo de célula del hígado y no puede regresar a un estado indiferenciado).
En concreto, los experimentos de John Gurdon demostraron que un núcleo celular maduro o diferenciado puede devolverse a su forma inmadura e indiferenciada; éste es el primer caso de clonación de un animal vertebrado.
Experimento : Gurdon utilizó una técnica conocida como transferencia nuclear para reemplazar el núcleo muerto de un huevo de rana ( Xenopus ) con un núcleo de una célula madura (epitelio intestinal). Los renacuajos resultantes de estos huevos no sobrevivieron mucho tiempo (más allá de la etapa de gastrulación), sin embargo, una transformación posterior de los núcleos de estos huevos de Xenopus a un segundo conjunto de huevos de Xenopus dio como resultado renacuajos completamente desarrollados. Este proceso (transferencia de núcleos de células clonadas) se conoce como trasplante en serie.
Para proporcionar ejemplos de cómo se podría utilizar Xenbase para facilitar la investigación académica, a continuación se describen brevemente dos artículos de investigación.
Este artículo utiliza recursos de Xenbase para crear y caracterizar mutaciones en Xenopus tropicalis . Goda et al. realizaron un análisis genético directo a gran escala en embriones de X. tropicalis para identificar mutaciones novedosas (2006). Se observaron los defectos y se clasificaron en 10 categorías diferentes, de la siguiente manera: ojo, oído, cresta neural/pigmento, enanismo, axial, intestino, cardiovascular, cabeza, cardiovascular más motilidad y circulación. Se realizaron estudios adicionales en el mutante whitehart "wha", que no tiene sangre circulante normal. La página de recursos de marcadores moleculares de Xenopus se utilizó para diseñar un experimento de microarray que comparó el tipo salvaje (circulación normal) y el mutante "wha" de X. tropicalis . El análisis de los datos de microarray reveló que 216 genes tenían cambios significativos en la expresión, siendo los genes involucrados en la biosíntesis de hemoglobina y hemo los más afectados, lo que es coherente con la observación de que "wha" puede tener un papel en la hematopoyesis.
El artículo de 2013 de Suzuki et al. describe el uso de una técnica relativamente nueva de supresión génica en X. laevis . Tradicionalmente, los oligonucleótidos morfolino antisentido han sido el método de elección para estudiar los efectos de la supresión génica transitoria en Xenopus .
En comparación con los morfolinos que alteran la expresión génica al inhibir la maquinaria de traducción, los TALEN alteran la expresión génica al unirse al ADN e introducir roturas de doble cadena. [16] [17] Xenbase se utilizó para obtener secuencias disponibles públicamente para tirosinasa (tyr) y Pax6 , necesarias para el diseño de TALEN. La eliminación de Pax6 y tyr fue altamente eficiente utilizando TALEN, lo que sugiere que la alteración génica utilizando TALEN puede ser un método alternativo o mejor para usar en comparación con los morfolinos antisentido.