Biología (plan 1997) 2023-1

Optativas, Temas Selectos de Biología III

Contacto de profesoras: erandif@ciencias.unam.mx, vianney.cortes@ciencias.unam.mx

Sabías que.. a la fecha existen registradas más de 7,000 enfermedades genéticas y éstas afectan a 6-8% de la población mundial!. Debido a que actualmente tenemos acceso a la secuencia completa del genoma humano (publicada en Abril, 2022) y a que sólo se conoce la causa genética del ∼50% de estas enfermedades, existe una gran oportunidad de hacer investigación en México y en todo el mundo, para identificar la causa genética de las enfermedades sin etiología y diagnosticar aquellas en las que sí conocemos a las mutaciones responsables.

El objetivo general de esta asignatura es conocer las bases biológicas de las enfermedades genéticas que afectan al humano. Además, aprenderás acerca de las herramientas genómicas que existen en el diagnóstico molecular de dichas enfermedades y realizaremos diversas prácticas bioinformáticas para que aprendas a analizar e interpretar los resultados de estos estudios.

Este es el primer semestre que se imparte la materia, y ambas profesoras estamos muy entisiasmadas de compartir nuestro conocimento de esta área que nos apasiona.

El semestre 2023-1 se impartirá de forma presencial lo cual nos brinda una gran oportunidad para realizar diversas prácticas bioinformáticas durante el semestre y reafirmar la teoría de las clases. Durante las clases, las profesoras expondrán todos los temas, sin embargo, se invita a las y los estudiantes a leer algunos artículos científicos para discutir durante algunas clases. Para las clases prácticas utilizaremos las salas de computo asignadas.

Forma de evaluación: 3 exámenes parciales (40%); exposición de trabajo final (30%); 3) tareas, participación y ejercicios (30%).

Temario

I. Biología molecular básica

I.1. Perspectiva general de la química, estructura y función de los ácidos nucleicos

I.2 Ciclo celular

I.3 Gametogénesis y espermatogénesis

I.4 Condensación del DNA y cromosomas

II. Genoma humano

II.1. Proyecto del genoma humano

II.2 Organización del genoma humano. Genoma nuclear, mitocondrial y “DNA basura”

II.3 Variación estructural genómica

II.3.1 Técnicas de identificación de humanos y pruebas de paternidad

II.3.2 Proyecto HapMap, 1000 genomas, EnCode.

II.3.3 Variantes de nucleótido sencillo

II.3.4 Variantes en el número de copias: características principales, perspectiva evolutiva, y sus implicaciones en la salud y enfermedad.

III. Técnicas básicas de estudios moleculares (12 horas)

III.1 Extracción de ácidos nucleicos.

III.2 Electroforesis (agarosa, capilar)

III.3 Enzimas de restricción

III.4 Reacción en cadena de la polimerasa

III.4.1 PCR en tiempo real: Cualitativa, cuantitativa, semicuantitativa.

III.5 Diseño de oligonucleótidos (primers)

III.6 Métodos de detección de amplicones

III.7 Aplicaciones. Dosis génica, detección y carga viral de enfermedades infecciosas (SARS-CoV2, VIH, etc.)

IV. Secuenciación del DNA (5 horas)

IV.1 Método químico. Sanger automatizada.

IV.1.2 Análisis de electroferogramas

IV.1.3 Alineamiento de secuencias mediante diversos programas bioinformáticos

V. Citogenética molecular (8 horas)

V.1 Estructura de los cromosomas

V.2 Usos y aplicaciones de los cariotipos

V.3 Microarreglos de SNP y de expresión

V.4 Aplicaciones en casos clínicos

VI. Enfermedades monogénicas

VI.1 Conceptos básicos

VI.2 Herencia autosómica dominante, recesiva y ligada al X

VII Secuenciación masiva en paralelo

VII.1 Importancia en el ensamblaje de nuevos genomas

VII.1 Panel de genes, secuenciación de exoma y genoma completo.

VII.1.1 Aplicaciones en el diagnóstico de enfermedades genéticas

VIII. Bioinformática (10 horas)

VIII.1 Análisis, clasificación y nomenclatura de las mutaciones

VIII.2 Manejo de las bases de datos de individuos sanos. NCBI (dbSNP) y GenomAD

VIII.3 Manejo de bases de datos de diversas enfermedades genéticas. LOVD, ClinVar, HGMD

VIII.4 Análisis in silico del efecto biológico de las mutaciones

VIII.5 Aplicaciones en diversas patologías humanas

IX. DNA recombinante y terapia génica

IX.1 Clonación del DNA

IX.2 Animales transgénicos

IX.3 Aplicaciones actuales de la terapia génica.

IX.3.1 Edición génica (CRISPR-Cas)

X. Bases moleculares de diversas patologías humanas

X.1 Bases moleculares del cáncer

X.2 Bases moleculares de las enfermedades oftalmológicas

X.3 Genética prenatal

X.4 Herencia multifactorial

Bibliografía básica

Herráez-Sánchez, A. & J. Luque Cabrera. Texto ilustrado e interactivo de biología molecular e ingeniería genética: conceptos, técnicas y aplicaciones en ciencias de la salud. 2nd ed. Barcelona: Elsevier, 2012.

Castillo-Ruíz, V., Uranga Hernández, R. D., & G. Zafra de la Rosa. Genética clínica. 2a edición. México: Manual Moderno, 2019.

Salazar-Montes A., Sandoval Rodríguez A. & J Armendáriz Borunda. Biología Molecular. Fundamentos y aplicaciones en las ciencias de la Salud. Mc Graw Hill Interamericana Editores, 2013.

Turnpenny, P. D. & S. Ellard. Emery´s Elementos de genética Médica. 13ª. Edición. Elsevier, 2009.

Bibliografía complementaria

Demkow U, & R. Ploski. Clinical applications for next generation sequencing. Academic Press, Elsevier, 2016.

Walker J. M. & R. Rapley. Medical Biomethods Handbook. Humana Press Inc. 2005.

Little P. F. Structure and function of the human genome. 2005. Genome research, 15(12), 1759–1766.

Puig-Serra, P., Casado-Rosas, M. C., Martinez-Lage, M., Olalla-Sastre, B., Alonso-Yanez, A., Torres-Ruiz, R., & Rodriguez-Perales, S. 2022. CRISPR Approaches for the Diagnosis of Human Diseases. International journal of molecular sciences, 23(3):1757.

Chong, J. X., Buckingham, K. J., Jhangiani, S. N., et al. 2015. The Genetic Basis of Mendelian Phenotypes: Discoveries, Challenges, and Opportunities. The American Journal of Human Genetics 97: 199–215.

Klopstock, T., Priglinger, C., Yilmaz, A., Kornblum, C., Distelmaier, F., Prokisch, H. 2021. Mitochondrial Disorders. Dtsch Arztebl Int. 118(44):741-748.

Rahit, K. M & M. Tarailo-Graovac. 2020. Genetic Modifiers and Rare Mendelian Disease. Genes (Basel), 25;11(3):239..

Pös, O., Radvanszky, J., Buglyó, G., Pös, Z., Rusnakova, D., Nagy, B., Szemes, T., 2021. DNA copy number variation: Main characteristics, evolutionary significance, and pathological aspects. Biomedical Journal, 44 (5): 548-559.

Leypold, N. A., & M. R. Spei. 2021. Evolutionary conservation in noncoding genomic regions. Trends in Genetics. 37(10): 903-918.

Saitou, M., & · O. Gokcumen. 2019. An Evolutionary Perspective on the Impact of Genomic Copy Number Variation on Human Health. Journal of Molecular Evolution.

Nesta, A. V., Tafur, D., & C. R. Beck. 2021. Hotspots of Human Mutation. Trends Genet. 37(8): 717–729.

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