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Grupo de Estudio y Trabajo en Genética
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III SEMINARIO DE TÓPICOS ACTUALES DE INVESTIGACIÓN EN GENÉTICA

Conferencias Magistrales

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EXPRESIÓN DE GENES ASOCIADA A LA ADICCIÓN A LA COCAÍNA

La adicción a la cocaína es un problema médico a nivel mundial. La drogodependencia a la cocaína es un asunto complejo que afecta al individuo a nivel físico, psicológico y social. Las propiedades reforzantes de este psicoestimulante son muy poderosas y tienen el potencial de perpetuar conductas compulsivas de uso y dependencia. Estudios han demostrado que el mecanismo de acción de la cocaína es bloquear primordialmente la recaptura de dopamina en el núcleo accumbens, terminal neural dentro de la vía mesolímbica del cerebro. Además, investigaciones neurobiológicas han identificado cambios neuronales a largo plazo en el cerebro como resultado del uso crónico de la cocaína. Mas aun, la fármaco dependencia a la cocaína puede hacer que el usuario aprenda asociaciones entre estímulos ambientales y la experiencia reforzante de la droga y de esta forma dificultar procesos terapéuticos como la abstinencia y prevención de recaída. Por lo tanto, el uso continuo de la cocaína cambia dramáticamente el cerebro y trastoca su fisiología y función. Considerable evidencia científica apunta a que estas modificaciones neuronales son producto de cambios en los patrones de expresión genética de varios genes. En particular, se han identificado varios genes asociados al sistema dopaminérgico, a plasticidad sináptica, a neuropéptidos, proteínas sinápticas y otros neurotransmisores. Adicional a esto, resultados publicados proponen que el control de expresión de estos genes varia dependiendo del estado motivacional del individuo y de las etapas de la farmacodependencia. Debido a esto, se tiende a observar los genes de expresión inmediata asociados a dopamina durante el uso agudo de la cocaína mientras otros genes vinculados a la plasticidad sináptica y glutamato están presentes en conductas asociadas al uso crónico de la droga como sensitización, tolerancia, ansiedad y recaída. También durante la retirada de cocaína, genes específicos cambian su expresión. En resumen, los cambios a nivel de expresión genética asociados a la adicción a la cocaína dependen de las etapas de la conducta adictiva y de los diversos aspectos adaptativos que el cerebro confronta durante la exposición crónica a esta droga.
Esta ponencia se enfocará en presentar los diferentes genes que se han identificado que tienen un rol importante en la etiología y mantenimiento de la adicción a cocaína.

Carmen S. Maldonado VIaar, PhD.
Universidad de Puerto Rico, Recinto de Rió Piedras,
Departamento de Biología, San Juan, Puerto Rico.
geteg@univalle.edu.co
LOS MARCADORES MOLECULARES Y LA EVALUACION DE LA BIODIVERSIDAD: DIVERSIDAD GENETICA DEL MANGLAR DE LA COSTA PACÍFICA COLOMBIANA

Conocer la distribución de la diversidad genética es vital para la comprensión de los niveles relativos de diferenciación entre los individuos de una población y entre las poblaciones de una especie, y de esta forma canalizar esfuerzos en poblaciones específicas que necesiten algún tipo de plan de conservación y/o restauración. Igualmente, el conocer la diversidad genética de alguna especie en particular puede ayudara resolver preguntas acerca de su genética ecológica, tales como mecanismos de dispersión, sistema reproductivo e historia de vida, en general.
El ecosistema manglar formado en su parte vegetal, principalmente, por árboles de gran exuberancia, y que se encuentra distribuido en el trópico del planeta, zona en la cual se encuentra Colombia, ha sido el sujeto de estudio a diferentes niveles por los investigadores del mundo interesados en la caracterización y conservación de los recursos naturales. En Colombia Ios manglares son considerados uno de los ecosistemas más productivos con un gran impacto en la economía de las regiones costeras.
Desafortunadamente, sus poblaciones están decreciendo rápidamente debido a la tela indiscriminada de sus árboles maderables. Se hace, por lo tanto, palpable la necesidad de conocer mejor este ecosistema. Debido ha esto, el grupo de Ecogenética y Biología Molecular de la Universidad del Valle se ha empeñado en contribuir en la mejora de este Conocimiento y ha venido trabajando en la caracterización de la variación genética y de la estructura poblacional de los manglares de Colombia utilizando herramientas moleculares tales como los marcadores AFLP y los microsatélites.

Nelson Toro Perea, MSc, PhD.
Director del Grupo de Ecogenética y Biología Molecular,
Departamento de Biología, Sección de Genética, Universidad del Valle
ntoro@univalle.edu.co
ESTIMACIÓN DE LA DIVERSIDAD GENÉTICA DE CUATRO POBLACIONES AISLADAS DEL CENTRO Y SUR-OCCIDENTE COLOMBIANO A PARTIR DE mtDNA y STR’s NUCLEARES

Desde finales del siglo XV; en Colombia y particularmente en la región del Sur-Occidente, se ha venido dando un proceso de miscegenación entre mestizos (provenientes de la península Ibérica), negros (procedentes de las costas del Occidente africano) y los nativos americanos (indígenas). Como resultado de esta interacción, y posiblemente de otros procesos microevolutivos, se configuraron las poblaciones actuales presentando diferentes grados de contribución genética de los grupos étnicos mencionados. Con base en estas apreciaciones, en el presente estudio se evaluó la diversidad genética de tres grupos raciales, 2 comunidades amerindias, Awa Kuaiker (Nariño) y Coyaima (Tolima); la población Afro descendiente y la población mestiza del Valle del Cauca, a partir de la caracterización de haplotipos de mtDNA propios de Amerindios (A, B, C, D y E) y de 6 sistemas de marcadores STR’s (THO1, D7S820, D13S317, vWA, FGA y F13A01). Como resultados se obtuvo que los haplotipos A y B presentaron una frecuencia cercana al 6% en la muestra Afrodescendiente evaluada, en tanto que el haplotipo D no fue detectado en la misma. En la muestra mestiza, el haplotipo A presentó una frecuencia del 34%, siendo esta la mayor frecuencia registrada, mientras que el D y E estuvieron representados por el 2,22% de la muestra. La diversidad genética en haplotipos rnitocondríales mínima se observó en Coyaima (0.69) y la máxima en mestizos (0.75), mientras que en STR’s fue menor para AWA (0.71) y mayor para mestizos (0.89). Coyaima es más cercano a Ticuna (0.104) mientras que Awa es más cercano a Sinú (0.115) en cuanto a distancia genéticas de mtDNA se refiere, mientras que para STR’s los grupos mas distantes fueron AWA y Afrodescendientes y los mas cercanos mestizos y Afrodescendientes. Adicionalmente se encontró un alto desequilibrio de ligamiento para la población Afrodescendíente, reflejando disimilitud en la mezcla entre las poblaciones estudiadas.

Femando Rondón G., Laura Fernanda Cifuentes C, Rony Femando Orobio, Yamid Andrés Braga, Heiber Cárdenas H & Guillermo Barreto R.
Laboratono de Genética Molecular Humana,
Sección Genética, Departamento de Biología, Universidad del Valle.
Cali-Colombia.AA25360
fercho_gen@yahoo.com
CARACTERIZACIÓN DE GENES ASOCIADOS A LA REGENERACIÓN

Los estudios a ser presentados en este trabajo envuelven el uso del modelo del pepino de mar Holothuria glaberrima para investigar los mecanismos genéticos utilizados durante el proceso de regeneración. H. gtaberrima, al igual que otros equinodermos, posee una capacidad regenerativa impresionante. Estos organismos pueden regenerar su sistema digestivo en menos de un mes. Nosotros hemos preparado bibliotecas de cDNA de animales normales y animales en el proceso de regeneración para identificar y caracterizar los genes asociados a dicho proceso. Para ello hemos utilizado varias estrategias experimentales incluyendo la búsqueda de genes con cebadores (primers) degenerados, estudios de expresión diferencial, secuenciación masiva de clonos y más recientemente el uso de microarreglos (microarrays). Algunos de los genes que aparentan estar asociados a la regeneración intestinal pueden agruparse por su posible función en: (1) genes involucrados en el desarrollo, como los son genes del grupo de los homeoboxes (Hox), (2) genes asociados al sistema inmunológico, como la proteína amiloide A del suero, (3) genes citoesqueletales (isoformas de actina y de tubulina) y (4) genes asociados con procesos de neuroplasticidad (ependimina).
Nuestra meta experimental es el poder establecer el patrón de expresión genética que ocurre en H. glaberrima durante la regeneración intestinal. Dicho patrón debe servír para entender los procesos que ocurren a nivel celular y a nivel de tejido y como estos procesos llevan a la formación de un nuevo órgano. De esta forma nuestro modelo servirá como base para determinar cuales son los genes que juegan un papel clave en los procesos de regeneración y así descubrir si los procesos regenerativos en diferentes organismos utilizando los mismos mecanismos.
(Estos trabajos fueron auspiciados por el Instituto Nacional de la Salud (NIGMS¬SCORE), por la Fundación Nacional para la Ciencias (NSF) y por la Universidad de Puerto Rico.)

José Enrique García Arrarás, Ph.D.
Expositor Internacional, Universidad de Puerto Rico, Recinto Río Piedras.
jegarcia@upracd.urmclu.edu
INVESTIGACIÓN EPIDEMIOLÓGICA OCUPACIONAL, SUSCEPTIBILIDAD, MARCADORES GENÉTICOS Y CONSIDERACIONES ÉTICAS.

Las enfermedades profesionales son un problema de salud pública. La exposición a agentes ocurre principalmente en el lugar de trabajo y es modulada por factores genéticos y estilos de vida. La Epidemiología Ocupacional Molecular, utilizando nuevos ha revolucionado la investigación e identificación de individuos y poblaciones y en mayor riesgo de desarrollar problemas de salud por exposición ocupacional/ambiental, corroborando la predisposición de origen genético. La susceptibilidad genética esta determinada por la expresión alterada de los genes involucrados en el proceso carcinogénico, como: metabolismo, reparación del ADN, y genes supresores de tumor, ciclo celular y la respuesta inmune. La susceptibilidad heredada y adquirida interactúa con factores ambientales e incrementa el riesgo de cáncer. Las pruebas de alteraciones cromosomitas, micronúcleos e intercambio de cromátidas hermanas en linfocitos, permiten identificar efectos precoces, inducidos por agentes genotóxicos, además también reflejan lesiones similares en otros tejidos blanco. Las alteraciones cromosómicas indicadoras de riesgo potencial de desarrollar cáncer no sólo representan la respuesta biológica a la exposición sino también a los efectos combinados de exposición y constitución genética. Se considera que trabajadores con una frecuencia de alteraciones cromosómicas que doble a la del grupo no expuesto están en un riesgo mayor de cáncer, de un 20-25%. Técnicas moleculares permiten identificar polimorfismos de los genes del metabolismo, como CYP2E1, GSTM1, GSTt1, y de la reparación de daños en el ADN, entre otros, responsables de la variable respuesta biológica entre individuos a la exposición de genes polimórficos “favorables” o “desfavorables”, la interacción gen-ambiente y gen-gen, permiten identificar a tiempo agentes carcinógenos e individuos mas susceptibles y en mayor riesgo de desarrollar problemas de salud como el cáncer, con el único de hacer y prevención temprana. El reto de la Epidemiología Ocupacional Molecular es consistente con el objetivo de la medicina preventiva y de los proyectos del Genoma Ambiental y Humano, que proyecta entender la relación entre la herencia de genes polimórficos y la susceptibilidad a enfermedades de origen ambienta/ocupacional. Los estudios de monitoreo genético para identificar individuos susceptibles y en mayor riesgo por exposición ocupacional, No deben ser empleados para: selección de trabajadores más fuertes y exclusión de trabajadores “más susceptibles’, asignar trabajos más peligrosos a determinados grupos, dejar de promover ambientes de trabajo sano, excluir trabajadores, o negar posibilidades de empleo a personas más susceptibles, incrementar los costos en los seguros de salud y de vida, incluso hasta negar ser asegurados a los más susceptibles, por su dotación genética.

Luz Stella Hoyos Giraldo
Profesora. Grupo de investigación en Toxicología Genética y Citogenética.
Departamento de Biología. Facultad dé Ciencias Naturales Exactas y de la Educación.
Universidad del Cauca. Popayán.
lshoyos@ucauca.edu.co
GENÓMICA, BIOINFORMATICAY BIOLOGIA DE SISTEMAS

La genómica comenzó como resultado del inicio del Proyecto Genoma Humano en 1990. Para desarrollarla se tuvieron que integrar tres disciplinas: la biología molecular, la bioinformática y la ingeniería genómica. La primera, proveyó toda la base conceptual y las herramientas de ingenieria para manipular los genes. La segunda, toda la base computacional y algoritmica para predecir los genes. Y la tercera, la infraestructura tecnológica para desarrollar métodos de secuencias y secuenciadores cada vez más exactos y veloces. De esta manera, el primer genoma fue secuenciado en 1995, el Haemophilus influenzae. A la fecha, mas de 220 genomas bacterianos, el genoma humano y 10 genomas eucariotes se han secuenciado (y cientos están en progreso). Todo esto representa cerca de 40 mil millones de pares de bases secuenciados y más de 500.000 genes descubiertos. En 10 años, dichos valores posiblemente se multipliquen por un factor de 100, si los nuevos avances en secuenciación de miles de millones de pares de bases por hora son alcanzados. En consecuencia, la bioinformática y la biología computacional se constituyen desde ya, en el core de metodologías y tecnologías que los biólogos e ingenieros deberían dominar. Equipos interdisciplinarios y/o carreras profesionales de cara a estos nuevos retos deberían desde ya preocupar a las directivas institucionales. Más aun cuando la biología de sistemas, o la integración operónica del genoma, transcriptoma y proteoma parecen desde ya retar a los teóricos y experimentales de todas las disciplinas a fin de explicar el funcionamiento normal y patológico de la célula viva y los diferentes niveles de organización biológica que sobre estos se entretejen con el medio ambiente. Conscientes de estos desarrollos, la EISC de la Universidad del Valle y los grupos BIMAC y GTI de la Universidad del Cauca vienen adelantando proyectos conjuntos al fin de entender algunos de los aspectos asociados con estos desarrollos.

Pedro A. Moreno, Ph.D.
Escuela de Ingeniería de Sistemas y Computación EISC, Universidad del Valle.
pmoreno43@yahoo.com
ANÁUSIS DE EXPRESIÓN Y REDES FUNCIONALES DE GENES

Como consecuencia de la explosión de datos de secuencia de nucleótidos y aminoácidos, la biología molecular avanza hacia la era post-genómica, ahora que se tiene información sobre la estructura de los genes es necesario saber para qué sirven.A través de la genómica funcional se pretende encontrar la función de los genes en el ámbíto de genomas completos. Con tecnologías que pueden realizar análisis en masa y con alta eficiencia como Ios MicroarregIos de ADN se puede estudiar miles de genes un solo experimento. Se estima que para el año 2010 será conocida la función de todos los genes de plantas modelo (Somervillei C. Dangl, J. 2000), en Arabidopsis se tendrá información sobre dónde y cuándo cada gen es expresado, dónde se localiza la proteína resultante y cuáles modificaciones post-traduccionales ha sufrido, además se tendrán controlados los promotores para todos los factores de transcripción conocidos. Los nuevos avances tecnológicos y el advenimiento de nuevas disciplinas como la proteómica y la metabolómica deberán tener un gran impacto en la investigación para los cultivos propios de Latinoamérica, el reto será descifrar los genomas de animales y propios como puertas de enlace, integración y acceso a la bío-prospección y el mejoramiento genético.

Mauricio Soto Suárez.
Asistente de Investigación, Programa de Agrobiodíversidad y Biotecnología,CIAT
USO DE SISTEMAS IN-VITRO PARA LA PROPAGACIÓN Y CONSERVACIÓN DE LA DIVERSIDAD

En los sistemas in-vitro un explante se cultiva bajo condiciones asépticas en un medio de composición definida y bajo condiciones de cultivo controlada (temperatura, humedad e iluminación) lo cual permite entre otros objetivos aumentar las tasas de propagación y eliminar los problemas asociados a plagas y enfermedades durante su ciclo de multiplicación. Tal vez esta sea una de las aplicaciones comerciales de mayor aplicación a través de los tiempos, pues permite en forma rápida y segura propagar clonalmente plantas seleccionadas por una característica especifica para el mercado. Ahora bien, estos sistemas también pueden aplicarse a otros estudios más de corte ambiental, ya que se pueden incorporarse a procesos que apoyan la conservación de especies sobre explotadas o en vía de extinción en programas de reposición y repoblación de especies. De la misma manera apoyándose en estas técnicas se puede establecer sistemas de conservación a mediano y largo plazo parad de bancos de germoplasma.
El CIAT ha desarrollado e implementado sistemas in-vitro para diversos cultivos tales como la yuca, arroz, fríjol y algunos frutales (lulo y guanábana) entre otros. Estudios llevados a cabo con la yuca han permitido ajustar los esquemas de propagación masiva (mediante la implementación de bio-reactores RITA que aumentan la tasa de propagación 1:6-12) y a nivel de pequeño productor (con tasas de propagación 1:3), así como el establecimiento bajo la figura del fideicomiso del banco genético in-vitro.
En el presente trabajo, tomando como modelo el cultivo de la yuca, se plantean diversos estudios que muestran el potencial de los sistemas in-vitro en el manejo de este recurso biológico.

Roosevelt Humberto Escobar Pérez.
Lic. Biología y Química. M.Sc. Conservación de Recursos Genéticos.
Asistente de Investigación, Programa de agro-biodiversidad y Biotecnología, CIAT.
r.escobar@cgiar.org

 
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