Ev2_EqIsoniazida_464

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

Licenciatura en Biotecnología genómica Sexto semestre Farmacogenómica

Evidencia #2: Guía interactiva de un artículo de uno de los siguientes temas: perfiles de expresión, farmacoproteómica, biomarcadores, toxicogenetico o toxicogenomica.

Equipo: Isoniazida Grupo: 464

Integrantes: Sánchez Sánchez Patricia Michelle 2123767 Serrano Aguilar Patricio 1973304 Rodríguez Hernández Héctor Ivan 1899609 Vázquez Martínez Zenyazeth Elizabeth 2005339

Docente: Dra. María Guadalupe Quiroz Vázquez San Nicolás de los Garza, Nuevo León a 15 de abril del 2024

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Esclarecer la influencia de mezclas de metales tóxicos relevantes para el medio ambiente. sobre los mecanismos moleculares implicados en el desarrollo de Enfermedades neurodegenerativas: minería de datos toxicogenómicos in silico.

Autores: Katarina Zivancevic, Katarina Baralic, Dragica Jorgovanovic, Aleksandra Buha Djordjevic, Marijana Curcic, Evica Antonijevic Miljakovic, Biljana Antonijevic, Zorica Bulat, Danijela Đukic-Cosic *

Fecha: 2021.

Revista: Environmental research by Elsevier.

EMPEZAR

Índice

Conclusiones

Artículo

Metodología

Resultados

Referencias

Introducción

La toxicogenómica explora cómo los metales tóxicos ambientales como el plomo, mercurio, cadmio y arsénico influyen en las enfermedades neurodegenerativas (ALS, Parkinson y Alzheimer). Utilizando herramientas de bioinformática avanzadas, este estudio analiza las interacciones entre estos metales y genes relevantes, empleando un enfoque in silico que permite una comprensión detallada sin experimentación directa. Este análisis no solo aumenta nuestra comprensión de los mecanismos patológicos subyacentes, sino que también orienta el desarrollo de estrategias preventivas y terapéuticas más efectivas, subrayando la importancia de la investigación ambiental en la salud pública.

Metodología

Identificación de genes comunes para mezclas de metales tóxicos en el ambiente y desarrollo de enfermedades

Análisis CTD

Análisis Cytoscape

Análisis de enriquecimiento de ontología genética (GO)

Construcción de redes de interacción gen-gen

Análisis de enriquecimiento de vías moleculares

Análisis CTD

En el estudio se investigó la conexión entre enfermedades neurodegenerativas, como Alzheimer y Parkinson, y metales tóxicos como plomo (Pb), metilmercurio (MeHg), cadmio (Cd) y arsénico (As). Se utilizó el análisis de interacciones químico-gen/proteína obtenidas de la Base de datos de toxicogenómica comparativa (CTD)

Análisis CTD. Permite la integración de datos para una mejor comprensión de las relaciones entre sustancias químicas, genes y enfermedades. CTD se enfoca en sustancias químicas ambientales y sus implicaciones en la salud humana

El estudio se basa en datos descargados en octubre de 2020 del (CTD). Esta investigación se centra en entender las relaciones entre metales tóxicos y enfermedades neurodegenerativas, para analizar interacciones químico-gen/proteína y su relevancia en la salud humana.

Análisis Cytoscape

Plataforma de software de código abierto para visualizar redes complejas de interacción molecular y vías biológicas e integrar estas redes con anotaciones, perfiles de expresión genética y otros datos estatales.

Se realizaron análisis adicionales utilizando Cytoscape versión 3.8.0 junto con sus varios complementos .

Complemento geneMANIA. Identifica los genes más relacionados con un conjunto de genes de consulta utilizando guilt-by-association approach. Utiliza una gran base de datos de redes de interacción funcional de múltiples organismos y cada gen relacionado es rastreable hasta la red fuente utilizada para hacer la predicción (Montojo et al., 2024).

Complemento ClueGO. Visualiza los términos biológicos no redundantes para grandes grupos de genes en una red agrupada funcionalmente (Mlecnik et al., 2023).

Identificación de genes comunes para mezclas de metales tóxicos en el ambiente y desarrollo de enfermedades

Identificación de genes relevantes: Genes relacionados con la exposición a Pb, MeHg, Cd y As y el desarrollo de ALS, PD y AD.

Selección de herramienta de extracción de datos: Uso de CTD MyVenn como herramienta de extracción de datos toxigenomicos.

Extracción de genes comunes: Obtención de una lista de genes comunes a los metales tóxicos investigados relacionados con el desarrollo de ALS, PD y AD.

Construcción de redes de interacción gen-gen

GenMANIA

Se utilizó para formar una estrecha red de genes comunes asociados con la exposición ametales investigados con genes relacionados con enfermedades neurodegenerativas particulares.

Genera una lista de los genes más relacionados a una serie de genes de consulta y analiza las interconexiones entre los genes de la entrada.

Contiene alrededor de 800 redes de seis organismos diferentes, mientras que cada uno de los genes obtenidos es rastreable hasta la red de origen desde la cual se hizo la predicción, en este caso seleccionando al Homo Sapiens como objetivo.

Producción de redes. A partir de los datos, ya sea directamente (como en el caso de las interacciones genéticas o de proteínas) o utilizando un proceso de análisis interno para convertir perfiles a redes de asociaciones funcionales.

Análisis de enriquecimiento de vías moleculares

Análisis de rutas. Uso de Cytoscape ClueGO versión 2.5.6, se seleccionaron las bases de datos KEGG, Reactome y WikiPathways para extraer una lista de rutas relevantes.

Prueba hipergeométrica bilateral. Utilizada para el enriquecimiento, con una corrección gradual de Bonferroni. Se estableció una puntuación κ de 0,3 para vincular los términos, permitiendo identificar las rutas moleculares significativamente enriquecidas relacionadas con los genes de interés.

Complemento ClueGO. Se utilizó para visualizar las vías moleculares y la ontología genética vinculada a los genes examinados, permitió comparar anotaciones funcionales de dos grupos y se empleó específicamente para determinar las vías moleculares asociadas con la exposición a la mezcla de metales investigada y su relación con enfermedades neurodegenerativas específicas, como ALS, PD y AD.

Análisis de enriquecimiento de ontología genética (GO)

Portal ToppGeneSuite: Esta herramienta ayuda a identificar conjuntos de genes y priorizarlos en función de anotaciones funcionales e interacciones con proteínas.

Función ToppFun: Obtención de listas de los 10 procesos biológicos más importantes relacionados con el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas y su asociación con la exposición a los metales tóxicos seleccionados.

Valores predeterminados del portal ToppGeneSuite: Valor p se estableció en 0,05 y se corrigió el FDR (tasa de descubrimiento falso). Esta configuración garantiza la robustez estadística del análisis y la fiabilidad de los resultados obtenidos.

Enfermedades neurodegenerativas y base de datos CTD

• En la investigación, haciendo uso de la base de datos CTD, se identificaron genes que están relacionados con enfermedades neurodegenerativas. Según el documento, se encontraron diferentes conjuntos de genes asociados con estas mismas enfermedades.
• Es posible que, con la información recabada, se pueda intuir que los metales intervienen en el desarrollo de las enfermedades neurodegenerativas.

Generación de redes

• Se realizó una red de genes superpuestos con el complemento GeneMANIA de Cytoscape. Esta red indica las interacciones que hay entre sí.
• Cada red de interacciones posee un porcentaje, siendo que, al parecer las interacciones físicas son las que más predominan en este tipo de enfermedades.

Interacciones entre los metales tóxicos y los genes.

• Hay hasta 7 genes repartidos en 10 grupos que se repiten en la enfermedad de ALS.

• Hay hasta 12 genes repartidos en 10 grupos que se repiten en la enfermedad de Parkinson.

• Hay hasta 12 genes repartidos en 10 grupos que se repiten en la enfermedad de Parkinson.

Análisis de las vías moleculares

• De acuerdo con el complemento ClueGO, al analizar las vías moleculares, se encontraron como estas enfermedades se relacionan con diferentes ruta metabolicas del ser humano, como por ejemplo:
• ALS se relaciona en vías como la desintoxicación de ROS.
• PD se relaciona con el metabolismo de dopamina.

Análisis de ontología genética

• El análisis de ontología genética reveló que el proceso más importante es el metabolismo del glutatión. Este contribuye a ELA.
• ELA es una enfermedad neurodegenerativa progresiva que afecta a las células nerviosas en el cerebro y la médula espinal. En sí, se relaciona con la muerte cerebral.

Conclusiones

Sánchez Sánchez Patricia Michelle

De acuerdo al estudio toxicogenomico realizado, se evidenció la presencia de enfermedades neurodegenerativas a causa de la exposición ambiental a diversos metales como plomo, cadmio, arsénico y metilmercurio, los cuales afectan a diversos genes importantes para diversas vías como estrés oxidativo. La aplicación de diversos estudios como en este caso el uso de vario programas de bases nos ayudan a facilitar como estan relacionados nuestras proteínas y genes con las posibles afectaciones o enfermedades en nuestro organismo gracias a los contaminantes a los que nos encontramos expuestos.

Serrano Aguilar Patricio

Existe una gran relevancia en emplear avanzadas técnicas de bioinformática en la investigación toxicogenómica para entender el impacto de metales tóxicos en enfermedades neurodegenerativas. Utilizando la Base de Datos de Toxicogenómica Comparativa (CTD) y el software Cytoscape, la investigación in silico permitió explorar y predecir las interacciones entre metales y genes sin necesidad de experimentación directa. Este enfoque no solo refleja las exposiciones ambientales reales de manera más precisa, sino que también optimiza recursos, reduce costos y tiempos, y proporciona una base sólida para el desarrollo de intervenciones terapéuticas y preventivas, demostrando la importancia de la innovación en herramientas de carácter bioinformático

Conclusiones

Rodríguez Hernández Héctor Ivan

En este articulo destacan la toxicogenómica in silico la cual ofrece ayuda una para investigar los efectos de metales tóxicos en enfermedades neurodegenerativas. El estudio también destaca la importancia de comprender los mecanismos moleculares subyacentes y la interacción entre genes y exposiciones ambientales. Las implicaciones de estos hallazgos nos pueden ayudar para futuras investigaciones que abordan los riesgos asociados con la exposición a metales tóxicos en el medio ambiente.

Vázquez Martínez Zenyazeth Elizabeth

Este artículo es un claro referente de lo que es la toxigenómica, en este caso el enfoque ayuda a entender que la exposición a metales tóxicos presentes en el ambiente puede tener un impacto significativo en el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas mediante mecanismos genéticos. Esto puede ayudar a ver como los compuestos tóxicos (cómo los metales) pueden estudiarse en base a su relación con la genómica, dando un panel amplio de como ambos temas pueden relacionarse para sentar las bases a un posible mejor entendimiento de como funcionan cierto tipo de enfermedades.

Referencias

• Živančević, K., Baralić, K., Jorgovanović, D., Buha Djordjević, A., Ćurčić, M., Antonijević Miljaković, E., … Đukić-Ćosić, D. (2021). Elucidating the influence of environmentally relevant toxic metal mixture on molecular mechanisms involved in the development of neurodegenerative diseases: In silico toxicogenomic data-mining. Environmental Research, 194, 110727. doi:10.1016/j.envres.2021.110727
• Montojo, J., Lopes, C., & GeneMANIA Team. (2024). GeneMANIA. Cytoscape App Store. https://apps.cytoscape.org/apps/genemania
• Mlecnik, B., Luana, G., & Galon, J. (2023). ClueGO. Cytoscape. https://apps.cytoscape.org/apps/cluego