Construcción de una base de datos del transcriptoma de la sanguijuela medicinal y su aplicación a la identificación de homólogos en la sanguijuela de genes neurales y de inmunidad innata
Construction of a medicinal leech transcriptome database and its application to the identification of leech homologs of neural and innate immune genes
Estudio de transcriptómica en la revista BMC genomics (2010)
Resumen
BACKGROUND: The medicinal leech, Hirudo medicinalis, is an important model system for the study of nervous system structure, function, development, regeneration and repair. It is also a unique species in being presently approved for use in medical procedures, such as clearing of pooled blood following certain surgical procedures. It is a current, and potentially also future, source of medically useful molecular factors, such as anticoagulants and antibacterial peptides, which may have evolved as a result of its parasitizing large mammals, including humans. Despite the broad focus of research on this system, little has been done at the genomic or transcriptomic levels and there is a paucity of openly available sequence data. To begin to address this problem, we constructed whole embryo and adult central nervous system (CNS) EST libraries and created a clustered sequence database of the Hirudo transcriptome that is available to the scientific community. RESULTS: A total of approximately 133,000 EST clones from two directionally-cloned cDNA libraries, one constructed from mRNA derived from whole embryos at several developmental stages and the other from adult CNS cords, were sequenced in one or both directions by three different groups: Genoscope (French National Sequencing Center), the University of Iowa Sequencing Facility and the DOE Joint Genome Institute. These were assembled using the phrap software package into 31,232 unique contigs and singletons, with an average length of 827 nt. The assembled transcripts were then translated in all six frames and compared to proteins in NCBI's non-redundant (NR) and to the Gene Ontology (GO) protein sequence databases, resulting in 15,565 matches to 11,236 proteins in NR and 13,935 matches to 8,073 proteins in GO. Searching the database for transcripts of genes homologous to those thought to be involved in the innate immune responses of vertebrates and other invertebrates yielded a set of nearly one hundred evolutionarily conserved sequences, representing all known pathways involved in these important functions. CONCLUSIONS: The sequences obtained for Hirudo transcripts represent the first major database of genes expressed in this important model system. Comparison of translated open reading frames (ORFs) with the other openly available leech datasets, the genome and transcriptome of Helobdella robusta, shows an average identity at the amino acid level of 58% in matched sequences. Interestingly, comparison with other available Lophotrochozoans shows similar high levels of amino acid identity, where sequences match, for example, 64% with Capitella capitata (a polychaete) and 56% with Aplysia californica (a mollusk), as well as 58% with Schistosoma mansoni (a platyhelminth). Phylogenetic comparisons of putative Hirudo innate immune response genes present within the Hirudo transcriptome database herein described show a strong resemblance to the corresponding mammalian genes, indicating that this important physiological response may have older origins than what has been previously proposed.
Resumen tomado de PubMed (NCBI) para el registro citado, en el idioma original. La versión de referencia es la de la publicación original.
El resumen se deja sin traducir para conservar la redacción original de los autores.
Síntesis
Para la sanguijuela medicinal Hirudo medicinalis se creó una base de datos del transcriptoma a partir de dos bibliotecas de cDNA clonadas direccionalmente (embriones completos, cordones del SNC adulto): unos 133 000 clones EST se ensamblaron en 31 232 contigs y singletons únicos (longitud media 827 nt). Se identificaron casi cien secuencias conservadas homólogas de genes de inmunidad innata, muy semejantes a los genes de mamíferos; según los autores, esta respuesta podría tener un origen más antiguo de lo propuesto.
Por qué esto importa para la hirudoterapia
Este estudio construyó la primera base de datos transcriptómica importante de etiquetas de secuencia expresada (EST) para Hirudo medicinalis, secuenciando aproximadamente 133.000 clones de bibliotecas de cDNA de embrión completo y sistema nervioso central de adultos y ensamblándolos en más de 31.000 transcritos únicos. Este recurso es directamente relevante para la hirudoterapia y el secretoma salival de la sanguijuela porque proporciona una plataforma genética buscable para identificar genes que codifican moléculas potencialmente terapéuticas—como anticoagulantes y péptidos antibacterianos—y revela casi cien homólogos de genes de inmunidad innata conservados evolutivamente que abarcan todas las vías inmunitarias conocidas. Los análisis filogenéticos sugieren que estos genes inmunitarios de la sanguijuela comparten orígenes evolutivos inesperadamente profundos con sus contrapartes mamíferas. Sin embargo, el trabajo es puramente transcriptómico y computacional en su alcance; no valida funcionalmente ningún producto génico identificado, no perfila específicamente el tejido de las glándulas salivales, y establece homología de secuencia en lugar de actividad biológica confirmada de las moléculas de mayor interés terapéutico.
Citación
Referencia (estilo Vancouver)
Macagno ER, Gaasterland T, Edsall L, Bafna V, Soares MB, Scheetz T, et al. Construction of a medicinal leech transcriptome database and its application to the identification of leech homologs of neural and innate immune genes. BMC Genomics. 2010;11:407. doi:10.1186/1471-2164-11-407. PMID: 20579359
Los datos bibliográficos (autores, volumen, páginas, DOI) proceden del registro de PubMed.
Contexto clínico relacionado
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