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Aplicación de la Biotecnología en
         Malas hierbas: Proteómica




Dra: Esther Giraldo Ramos. INTAEX
Aplicación de la Biotecnología




                    ¿ Principal Motor para
                el progreso de la humanidad ?
Aplicación de la Biotecnología

                 La Ciencia y la Tecnología



                son los principales motores para
           el progreso de la sociedad y la economía.


                 Los estudios Biotecnológicos
            al servicio de la innovación industrial y
                   del desarrollo empresarial
Aplicación de la Biotecnología

                      BIOTECNOLOGÍA

• Aplicación Tecnológica que hace uso de los sistemas Biológicos.


• Carácter multidisciplinario: Biológia, Bioquímica, Virología,
  Ingeniería, Medicina, Veterinario...
Aplicación de la Biotecnología

                      BIOTECNOLOGÍA
• La biotecnología moderna utiliza diversas técnicas para
  acercarse a su objeto de estudio:
   – Microbiología
   – Ingeniería genética
   – Biología molecular
   – Bioquímica
   – Genómica
   – Bioinformática
   – Proteómica

   Técnicas moleculares han supuesto un gran impulso tecnológico
Aplicación de la Biotecnología

           EL NEGOCIO DE LA BIOTECNOLOGÍA

                            • Ocupa a 2 millones en
                              Europa
                            • 80% de todas las
                              patentes
                            • 1283 empresas/327 en
                              bolsa (EEUU)
                            • Facturan 18.600M$ e
                              invierten 10.000 M$
Aplicación de la Biotecnología

                       BIOTECNOLOGÍA
       •Actualmente se utiliza en cuatro sectores:




   •    Tiene gran repercusión en Farmacia, Medicina,
   Veterinaria, Alimentación, Industria y Agricultura entre otros
Aplicación de la Biotecnología

                        BIOTECNOLOGÍA



       La Biotecnología Dorada incluye los desarrollos y procesos
 Bioinformáticos. La bioinformática puededefinirse como la aplicación de
       métodos informáticos y computación en el análisis de datos
         experimentales y simulación de los sistemas biológicos.




 Dentro de la denominada biotecnología morada o violeta se engloban las
   medidas de seguridad, la legislación y los valores y principios ético-
    morales establecidos por la sociedad en materias y aplicaciones
                            biotecnológicas.
Aplicación de la Biotecnología

                 La Ciencia y la Tecnología


              son los principales motores para el
            progreso de la sociedad y la economía.


               Los estudios Biotecnológicos
                al servicio de la innovación
                 industrial y del desarrollo
                        empresarial
Aplicación de la Biotecnología

  PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA




               •   Han protagonizado el Progreso




Importantes Científicos                            Sociedad
La Biotecnología Verde

  PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA




                 Han protagonizado el Desarrollo




Importantes Científicos                            AGRÍCOLA.
Aplicación de la Biotecnología

 PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA
                  CHALRES DARWIN



                           • Observó que la vida es cambiante
                           • Propuso la teoría de la Evolución
Aplicación de la Biotecnología

 PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA
                        Mendel




                         Determinó la base genética de la vida
Aplicación de la Biotecnología

 PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA
                         Pasteur



                               Describió científicamente
                             el proceso de Pasteurización
                             y comprobó la imposibilidad
                             de la generación espontánea
Aplicación de la Biotecnología

 PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA

                Watson y Crick (Wilkins)



                           Determinaron la naturaleza molecular
                           de la información Genética

                           Estructura del ADN
La Biotecnología Verde


      En los                                    Ha experimentado
  últimos años                                    una revolución

                     Técnicas moleculares
             están abriendo un enorme abanico de
                Nuevas Líneas de Investigación,
   Aplicaciones            Nuevos retos              Ofrece
   prometedoras            a encarar              Oportunidades



     Permitir al sector productivo mantener una posición de
     liderazgo ante el reto de una agricultura cada vez más
     basada en el conocimiento.
La Biotecnología Verde


Biotecnología Agrícola
  Herramienta que puede mejorar la calidad,
seguridad y sanidad de los productos
agrícolas. Aumentar los rendimientos, permitir
una agricultura con un uso más racional de
agroquímicos. Asi como ayudar a paliar la
creciente demanda de alimentos
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares


Técnicas moleculares                    Biología molecular


                                            Estudiar
 Estudio de las “ómicas”        los procesos que se desarrollan
     neologismo                        en los seres vivos
                               desde un punto de vista molecular



               (ADN, Metabolitos, Proteinas, ARN)
     para conseguir un correcto funcionamiento de la célula.



 Genomica,     Metabolomica,   Proteomica    y   Transcriptomica
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                    ¿Que es la célula?




      La unidad esencial morfológica y funcional de los seres vivos
 Todos los seres vivos están constituidos por celulas que contiene el ADN
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares
                     ¿Que es el ADN?




 El DNA constituidos por genes. El ADN almacena la información genética
Genes se heredan. Genes constituyen el genoma. Ciencia estudia Geonómica
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                     GENÓMICA

   ¿Qué beneficios puede traer el estudio del genoma?

                   Diagnóstico y prevención de enfermedades

                   Diagnostico prenatal

                   Susceptibilidad en las enfermedades

                   Técnicas para tratar enfermedades hereditarias

                   Terapia génica y farmocogenómica

                   Nuevas vías en el estudio de la evolución

                   Aplicaciones en biotecnología
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                            GENÓMICA
Enorme Desafío Científico…Descifrar Genoma Humano
      Consorcio del secuenciación del Genoma Humano. 2.200 millones $
        Inicio 1990, participación: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, Corea,
       Dinamarca, Francia, Holanda, Israel, Italia, Japón, México, Rusia y Suecia




       (2001): Se publica La secuencia del genoma humano.
     Un logro en la historia de la humanidad. El libro de la vida
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                         GENÓMICA
                       Impacto político




     Se requiere
 Centros de genómica
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                   GENÓMICA
               ¿Qué está pasando?
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                   GENÓMICA

         SECUENCIACIÓN GENOMA HUMANO
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                     GENÓMICA
   Evolución conjunta del genoma Animal y Vegetal




          30.000 Genes


                                           27.000 Genes + pequeño

     Las primeras leyes de la genética se descubrieron en plantas
                       (Mendel con el guisante )
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                           GENÓMICA
              Secuenciación de Genomas
                                         Genoma Trigo 5
                                         veces > Genoma
                                           ser humano

                                        Genoma Humano
                                       10 veces + pequeños
                                          Genoma de la
                                           Salamandra

                                        200 veces + pequeño
                                          Genoma Ameba

                                         Diferencia entre
                                      ADN de 2 personas 0.2%


             1Mb = 106bp
BIOTECNOLOGÍA DORADA

                       BIOINFORMATICA

      Analizar y Procesar ingente cantidad de datos generados
                     en los proyectos genomicos

Herramienta para almacenar de secuencias de nucleótidos,
búsquedas de genes disponibles en las bases de datos
comparación de distintas secuencias genómicas,
similitud entre el DNA de dos organismos...

   Integrar y las diferentes base de datos
   que contienen información biológica



        Esenciar para poder navegar por el mar de información
BIOTECNOLOGÍA DORADA

                    BIOINFORMATICA
              Utilización de la información


                                  +



 Datos Genómicos                                  Bioinformática
                      Antes               Ahora




     Aplicación de tecnología de computadores para la gestión
             y análisis de datos biológicos generados
BIOTECNOLOGÍA DORADA

                   Primer genoma de la mujer y primer
                       genoma bacteriano artificial/
                               proteoma humano                                  ADN doble hélice
             Término del genoma Humano                                2009
                                                                                                   Primera secuencia de
            Primer borrador del                                                                          proteína
             genoma Humano
                                                               2008      1953
                                                                                1955
      Primer genoma vegetal                             2004

                                                 2001
 Primer genoma eucariota
                                            2000


Primer genoma de bacteria                                                                                     Primera secuencia nucleotídica
                                         1996                                                 1964
                       1995                                                                                   1965
      Primera vez que se usa
        Bioinformática en la
         literatura científica                                                                                 Primera Molécula de ADN
                                                                                              1972
                                                                                                                    recombinante
                Blast/Clustal             1991                                              1975
                                            1990                                                           Electroforesis 2D
         Inicio del proyecto                                                               1977
         Genoma Humano                           1987                                                      Secuenciamiento de ADN
                                                        1985
        Mapa físico de E.coli
                                   PCR                         1982
                                                                  1981
          Primer genoma viral secuenciado (Φλ)

       Genebank                       Estructura 2a del ARN
                                                                      1980
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                            PROTEÓMICA
         Nace una nueva era. La era Post-genómica.

Enorme cantidad de
Información generada
Proyecto de Geonómica




Desarrollo Bioinformática




                     Nace una nueva era, la Proteómica
    Nueva etapa de la investigación biológica que emana de la Geonómica
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares


                   Dogma de la Biología



         .   Gen
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                              PROTEÍNAS


               Obreros de las células
               Cruciales para la vida


FUNCIONES
• Defensiva, Ej. Anticuerpos como la inmunoglobulinas
• Reguladoras Ej. hormonas, enzimas y vitaminas
• Enzimática Actúan como biocatalizadores acelerando las reacciones químicas del
metabolismo.
• Homeostática como amortiguadores
• Contráctil Ej. actina, miosina
• Estructural Ej. colágeno, queratina
• Reserva Ej. lactoalbúmina reserva de aminoácidos
• Transportadorasn Ej. hemoglobina y la mioglobina, transportadoras del oxígeno
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                         PROTEÓMICA
             Proteómica: Ciencia que estudia los proteomas

           Proteoma: conjunto de todas las proteínas que
        componen una célula en una condiciones determinadas




Constelación de proteínas que otorgan a las células su estructura y función.

La proteomica: herramienta fundamental para el progreso de la Ciencia
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                     GENOMICA Y PROTEÓMICA

                                    Contiene la información para crear los
     Genomas                                      organismos
                                         La tipología del organismo



Traducen




     Proteínas                         Como funciona el organismo

Al entender las proteínas se podrá resolver mecanismos metabólicos básicos
           fundamentales de las enfermedades y salud seres vivos
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares
                                  PROTEÓMICA


            un consorcio internacional, (Human Proteome Organization),




 Human proteome project: 10 years, $1 billion?

   Proyecto Proteoma del Cancer
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

       PROBLEMATICA DE LA PROTEÓMICA


               Hay tantas estrellas en el cielo
                como proteínas en la Tierra


                             El genoma de la levadura




                             6225 proteínas diferentes



             Recurrir técnicas muy sofisticadas
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

           PROBLEMATICA DE LA PROTEÓMICA

                          Los proteomas son dinámicos



           Cambian




• Con el tiempo
• Estadio de desarrollo
• Condiciones intra y extracelulares
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                             PROTEÓMICA
     La proteómica incluye diversos campos de investigación:


•   Proteómica Descriptiva. Identificar a gran escala del mayor número de
    proteínas expresadas por un organismo en una condición biológica
    particular

•   Proteómica de expresión diferencial (Comparativa): consiste en evaluar los
    cambios en la expresión de proteínas de un organismo sometido a dos o
    varias condiciones biológicas diferentes. (resistencia o sensibilidad)

•   Estudio de modificaciones postraducionales

•   Interactomica: Interacción entre Proteínas, y entre proteínas y otras
    moléculas.
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                       PROTEÓMICA

   Etapas para el desarrollo del proteoma de un organismo

 1. Preparación de la muestra
 2. Separación de la muestra (2DE)
       2.1 Separación por punto isoelectrico
       2.2 Separación por tamaño
       2.3 Detección
       2.4 Análisis de imágenes de geles
       2.5. Selección de proteínas de interés
      2.6. Digestión de la proteína de interés
 3. Análisis mediante espectrometría de masas
 4. identificación proteica. Mediante búsquedas en base de datos
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares
                 PROTEÓMICA
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                 PROTEÓMICA EN PLANTAS

 A) Proteómica Descriptiva.

 + Atención se le ha dedicado.
 Caracterizar el proteoma de los
 órganos (hoja, raíz)
 orgánulos (mitocondrias)
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                    PROTEÓMICA EN PLANTAS

      B) Proteómica de expresión diferencial (Comparativa):

• Utilizada para validad la variabilidad génica, dentro y entre especies

• Información sobre aspectos de la biología de las plantas:
  germinación, desarrollo, organogénesis, respuesta a estrese tanto
  abióticos (sequía, salinidad, Tª, metales, xenobioticos, herbicidas)
  como bióticos (patógenos y plantas parasitas)

• Productos alimentarios.
  Ej: Comparación 2 líneas de tomates, uno modificadas mediante
  ingeniería genética y otro no. Ambos difieren en su resistencia a
  virus. No presentaron diferencias significativas en el resto de las
  proteínas
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                 PROTEÓMICA EN PLANTAS

     C) Estudio de modificaciones postraducionales


Determinan:

* Función de la proteína
* Localización
* Estabilidad
* Interacciones con otras proteínas o biomoleculas
Se han descrito has 300 MPTs
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                   PROTEÓMICA EN PLANTAS
  Proyecto en el que estamos trabajando en el INTAEX

  Fruta de hueso
• Influencia de la Tª en el almacenamiento postcosecha de la Nectarina
• Momento optimo de recolección del Albaricoque
• Influencia del riego en la calidad postcosecha de la Cereza

  Uva
• Influencia del riego en el desarrollo de la baya

  Malas hierbas
• Conocimiento de los mecanismos implicados en la resistencia
de las malas hierbas del arroz
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                 PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS


OBJETIVO:

Identificar las proteinas de la mala hierba del arroz “Echinochloa phyllopogon”
implicadas en el proceso de resistencia por metabolismo del fenoxaprop

 METODOLOGÍA:

 Detección las proteínas diferenciales entre Echinochloa Resistente y
     Sensible antes y después de ser tratadas.

 Para la obtención de proteomas:
 A) Extracción Proteica
 B) Separación Proteica (Electroforesi bidimensional)
 C) Identificación proteínas diferenciales (Espectrometria de masas)
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

              PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS

    MUESTRA       EXTRACCIÓN PROTEINAS              2 DE




                                           Separación de Proteínas


                                             IDENTIFICACIÓN PROTEINAS
                                         ESPECTROFOTOMETRÍA DE MASAS
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                    PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS


   La extracción de proteínas en tejidos vegetales es más complicada
                      que otras fuentes biológicas.


  Tienen menor contenido de proteínas,
  contienen más proteasas y otros compuestos que interfieren en la
  estabilidad de las proteínas: polisacáridos, lípidos, compuestos
  fenólicos y metabolitos secundarios que pueden interferir en el
  proceso de extracción, fraccionamiento y análisis




1) Se planteo la optimización del protocolos de extracción en Echinochloa
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                    PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS

1) Se optimizaron 3 protocolos de extracción en Echinochloa
      Basados en Phenol, TCA y KCL

 RECEPCIÓN DE MACETAS PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA LA EXTRACCIÓN PROTEICA
A)                   B)




                     C)




                     D)
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                   PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS




        PHENOL                   TCA                   KCL

Los protocolos de extracción presentaron diferente capacidad de extracción
Tanto en el numero de proteínas como en el tipo de proteínas extraídas

   El resto del estudio fue realizado mediante el protocolo basado en
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

                   PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS

 Identificación de las proteínas implicadas en los mecanismos de
 resistencia a herbicidas en Echinochloa




 Echinochloa         Echinochloa       Echinochloa         Echinochloa
 Resistente          Sensible          Sensible            Resistente

Antes de ser tratada con herbicida   Después de ser tratada con herbicida
BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares

             PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS


                           Concluimos


       La identificación de los spot diferenciales podrían indicarnos
     que proteínas podrían estar relacionadas con los mecanismos de
 resistencia a herbicidas preemitiéndonos el desarrollo herbicidas eficaces
LABORATORIO DE PROTEÓMICA DEL INTAEX
                        Se creó en el año 2009

   • Amelia Díaz Méndez
   • Joaquín Frutos Blancos


   • Esther Giraldo Ramos




Ha participado en números congresos nacionales, internacionales, ha participado
  como réferi y ha publicado trabajos en revistas especializadas con un alto IP.
¿¿Esta Extremadura preparada
para utilizar estas nuevas tecnologías???
                   Dra. Esther Giraldo Ramos. INTAEX

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Aplicación de la Biotecnología en Malas hierbas: Proteómica

  • 1. Aplicación de la Biotecnología en Malas hierbas: Proteómica Dra: Esther Giraldo Ramos. INTAEX
  • 2. Aplicación de la Biotecnología ¿ Principal Motor para el progreso de la humanidad ?
  • 3. Aplicación de la Biotecnología La Ciencia y la Tecnología son los principales motores para el progreso de la sociedad y la economía. Los estudios Biotecnológicos al servicio de la innovación industrial y del desarrollo empresarial
  • 4. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA • Aplicación Tecnológica que hace uso de los sistemas Biológicos. • Carácter multidisciplinario: Biológia, Bioquímica, Virología, Ingeniería, Medicina, Veterinario...
  • 5. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA • La biotecnología moderna utiliza diversas técnicas para acercarse a su objeto de estudio: – Microbiología – Ingeniería genética – Biología molecular – Bioquímica – Genómica – Bioinformática – Proteómica Técnicas moleculares han supuesto un gran impulso tecnológico
  • 6. Aplicación de la Biotecnología EL NEGOCIO DE LA BIOTECNOLOGÍA • Ocupa a 2 millones en Europa • 80% de todas las patentes • 1283 empresas/327 en bolsa (EEUU) • Facturan 18.600M$ e invierten 10.000 M$
  • 7. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA •Actualmente se utiliza en cuatro sectores: • Tiene gran repercusión en Farmacia, Medicina, Veterinaria, Alimentación, Industria y Agricultura entre otros
  • 8. Aplicación de la Biotecnología BIOTECNOLOGÍA La Biotecnología Dorada incluye los desarrollos y procesos Bioinformáticos. La bioinformática puededefinirse como la aplicación de métodos informáticos y computación en el análisis de datos experimentales y simulación de los sistemas biológicos. Dentro de la denominada biotecnología morada o violeta se engloban las medidas de seguridad, la legislación y los valores y principios ético- morales establecidos por la sociedad en materias y aplicaciones biotecnológicas.
  • 9. Aplicación de la Biotecnología La Ciencia y la Tecnología son los principales motores para el progreso de la sociedad y la economía. Los estudios Biotecnológicos al servicio de la innovación industrial y del desarrollo empresarial
  • 10. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA • Han protagonizado el Progreso Importantes Científicos Sociedad
  • 11. La Biotecnología Verde PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Han protagonizado el Desarrollo Importantes Científicos AGRÍCOLA.
  • 12. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA CHALRES DARWIN • Observó que la vida es cambiante • Propuso la teoría de la Evolución
  • 13. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Mendel Determinó la base genética de la vida
  • 14. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Pasteur Describió científicamente el proceso de Pasteurización y comprobó la imposibilidad de la generación espontánea
  • 15. Aplicación de la Biotecnología PERSONAJES INFLUYENTES EN LA BIOTECNOLOGÍA Watson y Crick (Wilkins) Determinaron la naturaleza molecular de la información Genética Estructura del ADN
  • 16. La Biotecnología Verde En los Ha experimentado últimos años una revolución Técnicas moleculares están abriendo un enorme abanico de Nuevas Líneas de Investigación, Aplicaciones Nuevos retos Ofrece prometedoras a encarar Oportunidades Permitir al sector productivo mantener una posición de liderazgo ante el reto de una agricultura cada vez más basada en el conocimiento.
  • 17. La Biotecnología Verde Biotecnología Agrícola Herramienta que puede mejorar la calidad, seguridad y sanidad de los productos agrícolas. Aumentar los rendimientos, permitir una agricultura con un uso más racional de agroquímicos. Asi como ayudar a paliar la creciente demanda de alimentos
  • 18. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares Técnicas moleculares Biología molecular Estudiar Estudio de las “ómicas” los procesos que se desarrollan neologismo en los seres vivos desde un punto de vista molecular (ADN, Metabolitos, Proteinas, ARN) para conseguir un correcto funcionamiento de la célula. Genomica, Metabolomica, Proteomica y Transcriptomica
  • 19. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares ¿Que es la célula? La unidad esencial morfológica y funcional de los seres vivos Todos los seres vivos están constituidos por celulas que contiene el ADN
  • 20. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares ¿Que es el ADN? El DNA constituidos por genes. El ADN almacena la información genética Genes se heredan. Genes constituyen el genoma. Ciencia estudia Geonómica
  • 21. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA ¿Qué beneficios puede traer el estudio del genoma? Diagnóstico y prevención de enfermedades Diagnostico prenatal Susceptibilidad en las enfermedades Técnicas para tratar enfermedades hereditarias Terapia génica y farmocogenómica Nuevas vías en el estudio de la evolución Aplicaciones en biotecnología
  • 22. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA Enorme Desafío Científico…Descifrar Genoma Humano Consorcio del secuenciación del Genoma Humano. 2.200 millones $ Inicio 1990, participación: Alemania, Australia, Brasil, Canadá, Corea, Dinamarca, Francia, Holanda, Israel, Italia, Japón, México, Rusia y Suecia (2001): Se publica La secuencia del genoma humano. Un logro en la historia de la humanidad. El libro de la vida
  • 23. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA Impacto político Se requiere Centros de genómica
  • 24. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA ¿Qué está pasando?
  • 25. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA SECUENCIACIÓN GENOMA HUMANO
  • 26. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA Evolución conjunta del genoma Animal y Vegetal 30.000 Genes 27.000 Genes + pequeño Las primeras leyes de la genética se descubrieron en plantas (Mendel con el guisante )
  • 27. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENÓMICA Secuenciación de Genomas Genoma Trigo 5 veces > Genoma ser humano Genoma Humano 10 veces + pequeños Genoma de la Salamandra 200 veces + pequeño Genoma Ameba Diferencia entre ADN de 2 personas 0.2% 1Mb = 106bp
  • 28. BIOTECNOLOGÍA DORADA BIOINFORMATICA Analizar y Procesar ingente cantidad de datos generados en los proyectos genomicos Herramienta para almacenar de secuencias de nucleótidos, búsquedas de genes disponibles en las bases de datos comparación de distintas secuencias genómicas, similitud entre el DNA de dos organismos... Integrar y las diferentes base de datos que contienen información biológica Esenciar para poder navegar por el mar de información
  • 29. BIOTECNOLOGÍA DORADA BIOINFORMATICA Utilización de la información + Datos Genómicos Bioinformática Antes Ahora Aplicación de tecnología de computadores para la gestión y análisis de datos biológicos generados
  • 30. BIOTECNOLOGÍA DORADA Primer genoma de la mujer y primer genoma bacteriano artificial/ proteoma humano ADN doble hélice Término del genoma Humano 2009 Primera secuencia de Primer borrador del proteína genoma Humano 2008 1953 1955 Primer genoma vegetal 2004 2001 Primer genoma eucariota 2000 Primer genoma de bacteria Primera secuencia nucleotídica 1996 1964 1995 1965 Primera vez que se usa Bioinformática en la literatura científica Primera Molécula de ADN 1972 recombinante Blast/Clustal 1991 1975 1990 Electroforesis 2D Inicio del proyecto 1977 Genoma Humano 1987 Secuenciamiento de ADN 1985 Mapa físico de E.coli PCR 1982 1981 Primer genoma viral secuenciado (Φλ) Genebank Estructura 2a del ARN 1980
  • 31. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA Nace una nueva era. La era Post-genómica. Enorme cantidad de Información generada Proyecto de Geonómica Desarrollo Bioinformática Nace una nueva era, la Proteómica Nueva etapa de la investigación biológica que emana de la Geonómica
  • 32. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares Dogma de la Biología . Gen
  • 33. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÍNAS Obreros de las células Cruciales para la vida FUNCIONES • Defensiva, Ej. Anticuerpos como la inmunoglobulinas • Reguladoras Ej. hormonas, enzimas y vitaminas • Enzimática Actúan como biocatalizadores acelerando las reacciones químicas del metabolismo. • Homeostática como amortiguadores • Contráctil Ej. actina, miosina • Estructural Ej. colágeno, queratina • Reserva Ej. lactoalbúmina reserva de aminoácidos • Transportadorasn Ej. hemoglobina y la mioglobina, transportadoras del oxígeno
  • 34. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA Proteómica: Ciencia que estudia los proteomas Proteoma: conjunto de todas las proteínas que componen una célula en una condiciones determinadas Constelación de proteínas que otorgan a las células su estructura y función. La proteomica: herramienta fundamental para el progreso de la Ciencia
  • 35. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares GENOMICA Y PROTEÓMICA Contiene la información para crear los Genomas organismos La tipología del organismo Traducen Proteínas Como funciona el organismo Al entender las proteínas se podrá resolver mecanismos metabólicos básicos fundamentales de las enfermedades y salud seres vivos
  • 36. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA un consorcio internacional, (Human Proteome Organization), Human proteome project: 10 years, $1 billion? Proyecto Proteoma del Cancer
  • 37. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROBLEMATICA DE LA PROTEÓMICA Hay tantas estrellas en el cielo como proteínas en la Tierra El genoma de la levadura 6225 proteínas diferentes Recurrir técnicas muy sofisticadas
  • 38. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROBLEMATICA DE LA PROTEÓMICA Los proteomas son dinámicos Cambian • Con el tiempo • Estadio de desarrollo • Condiciones intra y extracelulares
  • 39. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA La proteómica incluye diversos campos de investigación: • Proteómica Descriptiva. Identificar a gran escala del mayor número de proteínas expresadas por un organismo en una condición biológica particular • Proteómica de expresión diferencial (Comparativa): consiste en evaluar los cambios en la expresión de proteínas de un organismo sometido a dos o varias condiciones biológicas diferentes. (resistencia o sensibilidad) • Estudio de modificaciones postraducionales • Interactomica: Interacción entre Proteínas, y entre proteínas y otras moléculas.
  • 40. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA Etapas para el desarrollo del proteoma de un organismo 1. Preparación de la muestra 2. Separación de la muestra (2DE) 2.1 Separación por punto isoelectrico 2.2 Separación por tamaño 2.3 Detección 2.4 Análisis de imágenes de geles 2.5. Selección de proteínas de interés 2.6. Digestión de la proteína de interés 3. Análisis mediante espectrometría de masas 4. identificación proteica. Mediante búsquedas en base de datos
  • 42. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS A) Proteómica Descriptiva. + Atención se le ha dedicado. Caracterizar el proteoma de los órganos (hoja, raíz) orgánulos (mitocondrias)
  • 43. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS B) Proteómica de expresión diferencial (Comparativa): • Utilizada para validad la variabilidad génica, dentro y entre especies • Información sobre aspectos de la biología de las plantas: germinación, desarrollo, organogénesis, respuesta a estrese tanto abióticos (sequía, salinidad, Tª, metales, xenobioticos, herbicidas) como bióticos (patógenos y plantas parasitas) • Productos alimentarios. Ej: Comparación 2 líneas de tomates, uno modificadas mediante ingeniería genética y otro no. Ambos difieren en su resistencia a virus. No presentaron diferencias significativas en el resto de las proteínas
  • 44. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS C) Estudio de modificaciones postraducionales Determinan: * Función de la proteína * Localización * Estabilidad * Interacciones con otras proteínas o biomoleculas Se han descrito has 300 MPTs
  • 45. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN PLANTAS Proyecto en el que estamos trabajando en el INTAEX Fruta de hueso • Influencia de la Tª en el almacenamiento postcosecha de la Nectarina • Momento optimo de recolección del Albaricoque • Influencia del riego en la calidad postcosecha de la Cereza Uva • Influencia del riego en el desarrollo de la baya Malas hierbas • Conocimiento de los mecanismos implicados en la resistencia de las malas hierbas del arroz
  • 46. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS OBJETIVO: Identificar las proteinas de la mala hierba del arroz “Echinochloa phyllopogon” implicadas en el proceso de resistencia por metabolismo del fenoxaprop METODOLOGÍA: Detección las proteínas diferenciales entre Echinochloa Resistente y Sensible antes y después de ser tratadas. Para la obtención de proteomas: A) Extracción Proteica B) Separación Proteica (Electroforesi bidimensional) C) Identificación proteínas diferenciales (Espectrometria de masas)
  • 47. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS MUESTRA EXTRACCIÓN PROTEINAS 2 DE Separación de Proteínas IDENTIFICACIÓN PROTEINAS ESPECTROFOTOMETRÍA DE MASAS
  • 48. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS La extracción de proteínas en tejidos vegetales es más complicada que otras fuentes biológicas. Tienen menor contenido de proteínas, contienen más proteasas y otros compuestos que interfieren en la estabilidad de las proteínas: polisacáridos, lípidos, compuestos fenólicos y metabolitos secundarios que pueden interferir en el proceso de extracción, fraccionamiento y análisis 1) Se planteo la optimización del protocolos de extracción en Echinochloa
  • 49. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS 1) Se optimizaron 3 protocolos de extracción en Echinochloa Basados en Phenol, TCA y KCL RECEPCIÓN DE MACETAS PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA LA EXTRACCIÓN PROTEICA A) B) C) D)
  • 50. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS PHENOL TCA KCL Los protocolos de extracción presentaron diferente capacidad de extracción Tanto en el numero de proteínas como en el tipo de proteínas extraídas El resto del estudio fue realizado mediante el protocolo basado en
  • 51. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS Identificación de las proteínas implicadas en los mecanismos de resistencia a herbicidas en Echinochloa Echinochloa Echinochloa Echinochloa Echinochloa Resistente Sensible Sensible Resistente Antes de ser tratada con herbicida Después de ser tratada con herbicida
  • 52. BIOTECNOLOGÍA: Técnicas moleculares PROTEÓMICA EN MALAS HIERBAS Concluimos La identificación de los spot diferenciales podrían indicarnos que proteínas podrían estar relacionadas con los mecanismos de resistencia a herbicidas preemitiéndonos el desarrollo herbicidas eficaces
  • 53. LABORATORIO DE PROTEÓMICA DEL INTAEX Se creó en el año 2009 • Amelia Díaz Méndez • Joaquín Frutos Blancos • Esther Giraldo Ramos Ha participado en números congresos nacionales, internacionales, ha participado como réferi y ha publicado trabajos en revistas especializadas con un alto IP.
  • 54. ¿¿Esta Extremadura preparada para utilizar estas nuevas tecnologías??? Dra. Esther Giraldo Ramos. INTAEX