BinGo- Analisis de enriquecimiento funcional - (funcion-posibles genes)

BinGo- Analisis De Enriquecimiento Funcional

Authors: Jhoan Sebastian Laverde Lopez, Oscar David Almeida Enriquez

INTRODUCCION

En este análisis, los genes que se revisan están organizados en rutas cruciales para la estabilidad del genoma, la replicación del ADN y la regulación del ciclo celular, funciones vitales para preservar la integridad de las células y asegurar una división adecuada. Muchos de ellos están involucrados en procesos conservados de reparación de daños, supervisión de puntos de control, modificación de la cromatina y regulación posterior a la traducción a través de la ubiquitinación, actuando como una red coordinada que monitorea el ADN. Entre los genes que se han identificado se encuentran RAD51, TP53, BRCA1, PCNA y MSH2, los cuales son ejemplos de puntos clave en estos mecanismos. Cuando este sistema presenta fallos, las repercusiones son serias: “la disfunción del sistema de ubiquitina-proteasoma puede llevar a la inestabilidad genética, un factor característico del cáncer, ya que la ubiquitinación controla la progresión de la replicación, la reparación del ADN y la regulación del ciclo celular” (Morgan & Crawford, 2021). Estudiar estos genes de forma integrada permite entender cómo los cambios en estas rutas esenciales pueden generar estrés celular, problemas en la homeostasis y condiciones patológicas como el desarrollo del cáncer.

METODOLOGIA

Se procedio a instalar Cytoscape , y despues a descargar el plugin BinGo, para acontinuacion pegar la lista de un listado de genes, suministrado para este analisis, la topologia y los resultados me arrojo, dicha configuracion, donde los circulos mas grandes, tienen mas enriquecimiento y conexiones con otroas genes y rutas y asi sucesivamente hasta los mas pequeños y terminales.

RESULTADOS

TOP 10 - DE DEL ANALISIS DE ENRIQUECIMIENTO FUNCIONAL ASOCIADA ALGUNOS GENES

Respuesta ante la lesión en el ADN (p = 8. 0209E‑123):

Las células identifican el daño en su ADN y activan mecanismos de señalización y reparación que ayudan a mantener la integridad de su material genético. La notable significancia (p = 8. 02×10⁻¹²³) sugiere que muchos genes colaboran en esta función crucial, como ATM, ATR, RAD y TP53, que son fundamentales para activar puntos de control y evitar mutaciones (Ciccia Elledge, 2010). Este conjunto de genes demuestra su importancia en la vigilancia del ADN y la defensa contra el estrés celular y trastornos causados por inestabilidad genética.

Reparación del ADN (p = 1. 2554E‑122):

La corrección de secuencias dañadas permite a las células conservar un genoma fiable, y el valor p (1. 25×10⁻¹²²) indica que hay un aumento coordinado de genes como BRCA1, XPA y MSH2, los cuales están involucrados en la reparación por escisión de nucleótidos y la recombinación homóloga, evitando así mutaciones y un crecimiento descontrolado (Jackson Bartek, 2009).

Formación y biogénesis de complejos proteicos (p = 2. 4904E‑8):

Genes como CCT, HSP70 y partes del proteasoma garantizan que varias proteínas interactúan adecuadamente, afectando la replicación del ADN, el metabolismo y la señalización celular (Hartl Hayer-Hartl, 2009). El valor p (2. 49×10⁻⁸) refleja la importancia de este proceso en la coordinación de la célula y en la reducción del estrés proteico.

Proceso catabólico de proteínas que dependen de ubiquitina y proteasoma (p = 3. 2517E‑8):

La degradación selectiva de proteínas es fundamental para regular su calidad y cantidad, controlando importantes rutas del ciclo celular. Genes como UBC, PSMB y PSMD eliminan proteínas que están mal plegadas, impidiendo la acumulación de sustancias tóxicas y manteniendo el equilibrio (Hershko Ciechanover, 1998).

Regulación positiva del metabolismo del ADN (p = 6. 3358E‑5):

POLA, PCNA y RPA coordinan la replicación, la reparación y la recombinación del ADN, mejorando el crecimiento y la estabilidad del genoma, como lo muestra la significancia (p = 6. 34×10⁻⁵) en investigaciones relacionadas con la regulación de la horquilla de replicación (Moldovan et al. , 2007).

Integración de provirus / lisogenia (p = 6. 5915E‑5):

Genes como LEDGF e integrasas facilitan la inserción controlada del ADN viral, influyendo en la regulación genética y contribuyendo a la evolución del genoma. Este mecanismo, con un p = 6. 59×10⁻⁵, destaca funciones que van más allá de la defensa contra virus (Engelman Cherepanov, 2012).

Reparación por escisión de bases y creación de sitios AP (p = 3. 0915E‑3):

UNG, OGG1 y APE1 eliminan bases dañadas y preparan el ADN para su reparación, asegurando la fidelidad del genoma frente a daños internos y externos (Krokan Bjørås, 2013). El valor p de 3. 09×10⁻³ muestra un enriquecimiento estadísticamente significativo de estos genes esenciales.

Regulación negativa de la disposición de componentes celulares (p = 3. 1522E‑3):

CENP, KIF y cohesinas ajustan cromosomas, orgánulos y el citoesqueleto, garantizando una segregación cromosómica precisa durante la mitosis y meiosis, y manteniendo la integridad del ciclo celular (Nasmyth Haering, 2009).

Desarrollo de la mielina en el sistema nervioso central y otros (p = 1. 0768E‑2):

Genes como MBP, PLP1 y SOX10 son fundamentales en la mielinización y la diferenciación de oligodendrocitos, asegurando una transmisión nerviosa efectiva y la protección de las neuronas, evidenciado por un p = 1. 08×10⁻² (Baumann Pham-Dinh, 2001).

Respuesta al daño en el ADN y la señalización a través de p53 que promueve la apoptosis (p = 1. 1034E‑2):

Los genes TP53, BAX y GADD45 trabajan conjuntamente para detener el ciclo celular e inducir la muerte programada cuando existen daños irreversibles, evitando que las células afectadas comprometan la integridad del organismo. El p‑value (1,10×10⁻²) respalda la importancia de estos genes guardianes del genoma (Levine, 2020).

CONCLUSIONES

El estudio de los diez términos funcionales más relevantes revela que los genes que se expresan en exceso están muy relacionados con la estabilidad del genoma, la reparación del ADN, la regulación del ciclo celular y el equilibrio de proteínas, lo que muestra rutas coordinadas importantes para preservar la integridad del genoma.

El enriquecimiento funcional sugiere que la sobreexpresión de estos genes afecta procesos clave, desde la respuesta al daño del ADN hasta la muerte celular programada y la formación de mielina, destacando su función fundamental en la regulación celular y la relación entre la expresión genética y los fenotipos.

BIBLIOGRAFIA

Baumann, N., & Pham-Dinh, D. (2001). Biología de los oligodendrocitos y la mielina en el sistema nervioso central de mamíferos. Physiological Reviews, 81(2), 871–927. https://doi.org/10.1152/physrev.2001.81.2.871

Ciccia, A., & Elledge, S. J. (2010). La respuesta al daño del ADN: Haciendo seguro jugar con cuchillos. Molecular Cell, 40(2), 179–204. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2010.09.019

Engelman, A., & Cherepanov, P. (2012). Biología estructural del VIH-1: Perspectivas mecánicas y terapéuticas. Nature Reviews Microbiology, 10(4), 279–290. https://doi.org/10.1038/nrmicro2741

Hartl, F. U., & Hayer-Hartl, M. (2009). Conceptos convergentes de plegamiento proteico in vitro e in vivo. Nature Structural & Molecular Biology, 16(6), 574–581. https://doi.org/10.1038/nsmb.1591

Hershko, A., & Ciechanover, A. (1998). El sistema de ubiquitina. Annual Review of Biochemistry, 67, 425–479. https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.67.1.425

Jackson, S. P., & Bartek, J. (2009). La respuesta al daño del ADN en biología humana y enfermedad. Nature, 461(7267), 1071–1078. https://doi.org/10.1038/nature08467

Krokan, H. E., & Bjørås, M. (2013). Reparación por escisión de bases. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 5(4), a012583. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a012583

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Moldovan, G.-L., Pfander, B., & Jentsch, S. (2007). PCNA, el maestro de la horquilla de replicación. Cell, 129(4), 665–679. https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.05.003

Morgan, J. J., & Crawford, L. J. (2021). The ubiquitin proteasome system in genome stability and cancer. Cancers, 13(9), 2235. https://doi.org/10.3390/cancers13092235

Nasmyth, K., & Haering, C. H. (2009). Cohesina: funciones y mecanismos. Annual Review of Genetics, 43, 525–558. https://doi.org/10.1146/annurev-genet-102108-134233