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Quimera (biología molecular)

En biología molecular , y más importante aún, en la secuenciación de ADN de alto rendimiento , una quimera es una secuencia de ADN única que se origina cuando se unen múltiples transcripciones o secuencias de ADN. Las quimeras pueden considerarse artefactos y filtrarse de los datos durante el procesamiento [1] para evitar inferencias espurias de variación biológica. [2] Sin embargo, las quimeras no deben confundirse con las lecturas quiméricas , que generalmente son utilizadas por los llamadores de variantes estructurales para detectar eventos de variación estructural [3] y no siempre son una indicación de la presencia de una transcripción o gen quimérico.

En un contexto diferente, la creación deliberada de quimeras artificiales también puede ser una herramienta útil en biología molecular. Por ejemplo, en ingeniería de proteínas , la "quimeragénesis" (formación de quimeras entre proteínas codificadas por ADNc homólogos ) [4] es una de las "dos técnicas principales utilizadas para manipular secuencias de ADNc". [4] Para las fusiones de genes que ocurren a través de procesos naturales, véase genes quiméricos y genes de fusión .

Descripción

Transcripción quimera

Una quimera puede presentarse como una secuencia única de ADNc que se origina a partir de dos transcripciones . Generalmente se considera que es un contaminante en las bases de datos de transcripciones y etiquetas de secuencia expresada (lo que da lugar al nombre de quimera EST ). [5] Se estima que aproximadamente el 1% de todas las transcripciones en la base de datos Unigene del Centro Nacional de Información Biotecnológica contienen una "secuencia quimérica". [6]

Quimera de PCR

Una quimera también puede ser un artefacto de la amplificación por PCR . Se produce cuando se interrumpe la extensión de un amplicón y el producto interrumpido funciona como cebador en el siguiente ciclo de PCR. El producto interrumpido se une a la plantilla incorrecta y continúa extendiéndose, sintetizando así una única secuencia procedente de dos plantillas diferentes. [7]

Las quimeras de PCR son un tema importante a tener en cuenta durante la codificación de barras metabólica , donde se utilizan secuencias de ADN de muestras ambientales para determinar la biodiversidad. Una quimera es una secuencia nueva que probablemente no coincida con ningún organismo conocido. Por lo tanto, podría interpretarse como una nueva especie, lo que inflaría la diversidad.

Las quimeras de PCR también se producen en la secuenciación de ADN. En este caso, el mecanismo más común de formación de quimeras es que la extensión incompleta durante la PCR da como resultado cadenas de secuencias parciales que pueden actuar como cebadores en ciclos de PCR posteriores en secuencias similares pero no idénticas. La extensión de estos eventos de cebador híbrido causa la formación de secuencias quiméricas. [1]

Se han ideado algunos métodos computacionales para detectar y eliminar quimeras, como:

Lectura quimérica

Una lectura es una secuencia de ácidos nucleicos determinada mediante una secuenciación de ADN o ARN de alto rendimiento, correspondiente a un fragmento de ADN o ARN. Una lectura quimérica o lectura dividida significa que múltiples subsecciones de esa lectura se alinean con diferentes posiciones en un genoma de referencia . [15] No siempre son un signo de la presencia de una quimera de PCR y a menudo se utilizan para detectar variaciones estructurales . [3]

Ejemplos

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "Quimeras". www.drive5.com . Consultado el 27 de octubre de 2022 .
  2. ^ Edgar, Robert C. (12 de septiembre de 2016). "UCHIME2: predicción de quimeras mejorada para la secuenciación de amplicones". BioRXiv . Cold Spring Harbor Laboratory: 074252. doi :10.1101/074252. S2CID  88955007.
  3. ^ ab Kosugi, Shunichi; Momozawa, Yukihide; Liu, Xiaoxi; Terao, Chikashi; Kubo, Michiaki; Kamatani, Yoichiro (diciembre de 2019). "Evaluación integral de algoritmos de detección de variación estructural para la secuenciación del genoma completo". Genome Biology . 20 (1): 117. doi : 10.1186/s13059-019-1720-5 . ISSN  1474-760X. PMC 6547561 . PMID  31159850. 
  4. ^ ab Lajtha A, Reith ME (2007). Manual de neuroquímica y neurobiología molecular Membranas neuronales y transporte . Boston, MA: Springer Science+Business Media, LLC. pág. 485. ISBN 978-0-387-30347-5.pág. 424
  5. ^ Unneberg P, Claverie JM (febrero de 2007). Hoheisel J (ed.). "Mapeo tentativo de la interacción intercromosómica inducida por transcripción utilizando datos de ARNm y EST quiméricos". PLOS ONE . ​​2 (2): e254. Bibcode :2007PLoSO...2..254U. doi : 10.1371/journal.pone.0000254 . PMC 1804257 . PMID  17330142.  Icono de acceso abierto
  6. ^ Nelson C. "Ensamblaje EST para la creación de dianas de sondas de oligonucleótidos" (PDF) . Agilent Technologies . Archivado desde el original (PDF) el 23 de febrero de 2012 . Consultado el 12 de mayo de 2009 .
  7. ^ ab Haas BJ, Gevers D, Earl AM, Feldgarden M, Ward DV, Giannoukos G, et al. (marzo de 2011). "Formación y detección de secuencias de ARNr 16S quiméricas en amplicones PCR pirosecuenciados de Sanger y 454". Genome Research . 21 (3): 494–504. doi :10.1101/gr.112730.110. PMC 3044863 . PMID  21212162. 
  8. ^ Maidak BL, Olsen GJ, Larsen N, Overbeek R, McCaughey MJ, Woese CR (enero de 1996). "El Proyecto de Base de Datos Ribosomal (RDP)". Investigación de ácidos nucleicos . 24 (1): 82–85. doi :10.1093/nar/24.1.82. PMC 145599 . PMID  8594608. 
  9. ^ "Secuencias de verificación de quimeras con QIIME". Información cuantitativa sobre ecología microbiana (QIIME) . Consultado el 10 de enero de 2019 .
  10. ^ Edgar R. "Algoritmo UCHIME". drive5.com . Consultado el 10 de enero de 2019 .
  11. ^ "Función removeBimeraDenovo". Documentación de R . www.rdocumentation.org . Consultado el 10 de enero de 2019 .
  12. ^ Huber T, Faulkner G, Hugenholtz P (septiembre de 2004). "Bellerophon: un programa para detectar secuencias quiméricas en alineaciones de secuencias múltiples". Bioinformática . 20 (14): 2317–2319. doi : 10.1093/bioinformatics/bth226 . PMID  15073015.
  13. ^ Mysara M, Saeys Y, Leys N, Raes J, Monsieurs P (marzo de 2015). Wommack KE (ed.). "CATCh, un clasificador de conjunto para la detección de quimeras en estudios de secuenciación del ARNr 16S". Applied and Environmental Microbiology . 81 (5): 1573–1584. Bibcode :2015ApEnM..81.1573M. doi :10.1128/AEM.02896-14. PMC 4325141 . PMID  25527546. 
  14. ^ Wright ES, Yilmaz LS, Noguera DR (febrero de 2012). "DECIPHER, un enfoque basado en búsquedas para la identificación de quimeras para secuencias de ARNr 16S". Applied and Environmental Microbiology . 78 (3): 717–725. Bibcode :2012ApEnM..78..717W. doi :10.1128/AEM.06516-11. PMC 3264099 . PMID  22101057. 
  15. ^ "Especificaciones del formato SAM" (PDF) . Consultado el 31 de mayo de 2023 .
  16. ^ "Entrez Gene: CYP2C18 citocromo P450, familia 2, subfamilia C, polipéptido 18". Centro Nacional de Información Biotecnológica . Consultado el 12 de mayo de 2009 .
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