Mejoran el uso de herramientas bioinformáticas

En concreto, en su tesis doctoral “Estrategias de estudio genómica comparativa en microorganismos con niveles de información pregenómica y complejidad génica diferentes” ha aplicado una disciplina emergente: la bioinformática. Mediante el uso de herramientas informáticas para el estudio de secuencias de ADN y proteínas, se consigue generar bases de datos sobre la diversidad genética de los diferentes organismos.

La tesis de Lavín ha tenido dos partes diferenciadas, si bien el eje común ha sido el diseño de una técnica de análisis bioinformático mejorada que permitiera un mayor grado de precisión en los resultados. Así, la primera parte de su trabajo ha consistido en el estudio de bacterias, comparando los genomas (conjunto total de genes de un organismo) de bacterias patógenas, —causantes de enfermedades—, tanto de animales como de plantas.

A través de la comparación de las secuencias génicas, se detectan genes candidatos a ser los responsables del proceso de infección. "Hemos utilizado bacterias muy similares y hemos buscado las diferencias. En un estudio, tomamos un patógeno vegetal que ataca a varios cultivos como judia, soja, tomate, Pseudomonas syringae; y en otro utilizamos los diferentes genomas del agente causante de la brucelosis, el género Brucella, ya que de estas bacterias cada variedad ataca específicamente a un tipo de ganado. En cada caso hemos expuesto aquello que tienen en común y hemos resaltado lo que tienen de diferente".

Esos resultados se dejan a disposición de otros grupos de investigación especializados en el tratamiento de bacterias para que utilicen esos genes-diana y, mediante mutaciones o simplemente inactivándolos, puedan ver si efectivamente son los responsables de las plagas y enfermedades y, por lo tanto, controlarlos.

Durante su estancia en Dinamarca, en 2006, José Luis Lavín Trueba aprendió el uso de una nueva herramienta bioinformática (el software HMM), que ahora puede utilizar en sus investigaciones. "Lo novedoso —explica— es que todos los ensayos han sido hechos por ordenador. He utilizado las técnicas que existían, pero las he ordenado para conseguir el objetivo que buscamos con el menor porcentaje de error posible. Se ha afinado bastante el procedimiento, ya que hasta ahora la gente utilizaba las distintas técnicas que existían por separado y en un orden que no era el correcto. Al haber definido unos parámetros, un manual de buen uso, se consiguen resultados muy buenos con un margen de error mínimo".

José Luis Lavín Trueba ha participado como investigador durante los tres últimos años en diferentes proyectos para los ministerios de Ciencia, Tecnología e Innovación; ha participado además en una decena de congresos y ha publicado artículos en cuatro publicaciones sobre genómica. Asimismo, ha participado en talleres y cursos de bioinformática, disciplina en la que maneja herramientas diversas. Además, junto a un grupo de investigadores de la Universidad Pública de Navarra, trabaja en el proyecto de secuenciación del genoma del hongo ostra, el Pleourotus ostreatus,

Secuenciación de genes de los hongos

La segunda parte de la tesis doctoral de José Luis Lavín Trueba se ha centrado en determinados genes de los hongos, los denominados genes OXPHOS. Se trata de unos genes que, en la especie humana, si presentan defectos pueden producir enfermedades como el Alzheimer, el Parkinson, distrofias musculares, etc. En la actualidad hay 27 genomas de hongos secuenciados y, de todos ellos, "lo que hemos hecho ha sido detectar cuáles son las diferencias en los genes de la ruta OXPHOS. Hemos hecho algo parecido a la primera parte de la investigación con las bacterias: hemos utilizado las herramientas bioinformáticas y las hemos optimizado para conseguir detectar los genes OXPHOS en los diferentes genomas de hongos, y hemos buscado una metodología que nos permita identificar esos genes con la mayor precisión posible".

De hecho, esta metodología está siendo patrón de referencia en varios proyectos internacionales de secuenciación de genomas de hongos en los que también participa este grupo de investigación de la Universidad Pública de Navarra. Fruto de esta colaboracion internacional, un articulo ha sido aceptado recientemente para su publicacion en la revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), una de las publicaciones de ciencia generalista mas importantes del mundo.

Esta unificación de criterios y de procedimiento permitirá mayor precisión a futuros investigadores. "Al usar mal las herramientas que había, a veces en un hongo no se detectaban genes que sí estaban y, al revés, se identificaba como un gen existente alguno que no existía", explica Lavín.

Por ejemplo, una de las herramientas bioinformáticas, denominada BLAST, hace comparación de secuencias: "Puedes coger un gen de un pino y enviarlo a la base de datos para ver a qué se parece. Imagina que de todos los genes que la base tiene identificados, el de pino no se parece a ninguno excepto a un gen de ratón, pero en una parte mínima. La herramienta situará ese resultado en primer lugar, pero eso no significa que el gen del ratón esté en el pino sino que esos dos genes tienen una pequeña parte muy parecida, aunque en el 99,9% sean muy diferentes". Eso es lo que ocurría hasta ahora: que los investigadores asumían que porque un resultado saliera el primero de la lista era lo mismo. "No es así; hay que cumplir una serie de requisitos, que es lo que yo he trabajado en la tesis: he identificado los genes que verdaderamente son parecidos u ortólogos; es decir, que cumplen la misma función o una función muy semejante en dos organismos diferentes".

Además, fruto de esta investigación y en colaboración con el Departamento de Matemáticas de la Universidad Pública de Navarra, está previsto desarrollar la base de datos OXPHOS, que estará disponible para la comunidad científica. Se trata de que cuando los investigadores necesiten realizar un estudio y buscar esos genes, puedan recurrir a esta base de datos y, con un alto porcentaje de precisión, sepan que los resultados son fiables. "Esa base de datos recoge la información de los 27 genomas de hongos ya secuenciados y pretendemos que cada vez que se secuencie el genoma de una nueva especie de hongo, la base de datos incorpore esa secuenciación y vaya ampliando la información disponible".