Homo sapiens / Humano

Homo sapiens es una especie del orden de los primates perteneciente a la familia de los homínidos. Esta es la especie a la que tú y yo pertenecemos, y nos caracterizamos como especie por poseer distintas capacidades mentales que nos permiten aprender, inventar, crear y utilizar estructuras complejas relacionadas a las matemáticas, lógicas, ciencia, música, entre otras.

Canis lupus familiaris / Perro

El perro (Canis lupus familiaris) es un mamífero carnívoro perteneciente a la familia de los cánidos, que constituye una subespecie del lobo. Su forma, tamaño y pelaje es muy diverso según la raza, pero tienen en común su altamente desarrollado oído y olfato.

Gen de interés

El día de hoy analizaremos el gen MT-CO1 o COX1 (cytochrome c oxidase subunit I) que se encuentra en el genoma mitocondrial; aprenderemos un poco sobre este y sus funciones, veremos la secuencia de este gen en el caso de los humanos y en el caso de los perros, para finalmente realizar una comparación entre estos dos.

Genoma Mitocondrial

Función del gen COX1 (cytochrome c oxidase subunit I)

La función de este gen es codificar una proteína denominada citocromo c oxidasa I, que constituye la subunidad principal del complejo citocromo c oxidasa (complejo ubicado en las mitocondrias que participa en la cadena de transporte de electrones respiratorios de las células ubicadas en la membrana), pero, además, este gen es utilizado en técnicas de identificación de especies (Barcoding) dada la gran diversidad de secuencias que puede presentar este gen en distintos organismos.

El día de hoy veremos qué tan diferente puede ser este gen, mediante un análisis, entre perros y humanos.

Citocromo c oxidasa I

Video de ejemplo identificación de especies utilizando el gen COX1

En el siguiente video puedes ver un ejemplo de identificación de especies utilizando este gen:

https://www.youtube-nocookie.com/embed/MdJWsXFq8K8

Análisis Gen COX1 (MT-CO1) en Homo sapiens

# Importar gen COX1 Homo sapiens a Rstudio
COX1_Homo_sapiens <- readDNAStringSet(file="sequence.fasta")

# Nombres de las secuencias
names(COX1_Homo_sapiens)

## [1] "NC_012920.1:5904-7445 Homo sapiens mitochondrion, complete genome"

# Largo de la secuencia
length(COX1_Homo_sapiens)

## [1] 1

# Número de nucleótidos de la secuencia
width(COX1_Homo_sapiens)

## [1] 1542

# Frecuencia de nucleótidos
alphabetFrequency(COX1_Homo_sapiens)

##        A   C   G   T M R W S Y K V H D B N - + .
## [1,] 419 463 250 410 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Análisis Gen COX1 (MT-CO1) en Canis lupus familiaris

# Importar gen COX1 Canis lupus familiaris a Rstudio
COX1_Canis_lupus_familiaris <- readDNAStringSet(file="sequence (1).fasta")

# Nombres de las secuencias
names(COX1_Canis_lupus_familiaris)

## [1] "NC_002008.4:5349-6893 Canis lupus familiaris mitochondrion, complete genome"

# Largo de la secuencia
length(COX1_Canis_lupus_familiaris)

## [1] 1

#Número de nucleótidos de la secuencia
width(COX1_Canis_lupus_familiaris)

## [1] 1545

# Frecuencia de nucleótidos
alphabetFrequency(COX1_Canis_lupus_familiaris)

##        A   C   G   T M R W S Y K V H D B N - + .
## [1,] 415 354 276 500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Alineamiento y comparación de secuencias COX1 entre Humano y Perro

# Alineamiento de secuencias
COX1_Alineamiento <-pairwiseAlignment(COX1_Homo_sapiens, COX1_Canis_lupus_familiaris, type="overlap")

# Impresión del resultado de alineamiento de secuencias
print(COX1_Alineamiento)

## Overlap PairwiseAlignmentsSingleSubject (1 of 1)
## pattern: [1] ATGTTCGCCGACCGTTGACTATTCTCTACAAA...CATTCGAAGAACCCGTATACATAAAATCTAGA
## subject: [1] ATGTTCATTAACCGATGACTGTTCTCCACTAA...CGTTCGAAGAACC--TACATATGTGATCCAAA
## score: 284.9592

# Comparación del alineamiento de secuencias
compareStrings(COX1_Alineamiento)

## [1] "ATGTTC????ACCG?TGACT?TTCTC?AC?AA?CACAA?GA?ATTGG?AC??TATAC?TA?TATT?GG?GCATGAGC?GG??T??TAGGCAC?GCT?T?AGCCTCCT?AT?CGAGCCGA?CT?GG?CAGCC?GG?A???T?CTAGGT?ACGA?CA?AT?TA?AA?GT?ATCGT?AC?GCCCATGC?TT?GTAATAATCTTCTTCATAGT?AT?CCCATCATAAT?GG?GGCTTTGG?AACTGACTAGT?CC??TAATAAT?GGTGC?CC?GA?ATGGC?TT?CCCCG?ATAAA?AACAT?AGCTTCTGACTC?T?CCTCC?TC??T?CT?CT?CT??T?GCATCT?CTAT?GT?GA?GC?GG?GCAGGAAC?GG?TGAAC?GT?TACCC?CC??T?GC?GG?AA?????CCCA??C?GGAGC?TCCGT?GACCT?AC?AT?TTCTCCTTACAC?TAGC?GG?GTCTC?TCTAT?TTAGGGGC?AT?AATTTCATCAC?AC?ATTATCAA?ATAAAACCCCCTGC?ATA?CCCA?TA?CAAAC?CCCCT?TT?GT?TGATC?GT?CTAAT?ACAGCAGT?CTACT??T?CTATC?CT?CC?GT?CT?GCTGCTGG?AT?AC?ATACT??TAACAGACCG?AA?CT?AA?AC?AC?TT?TT?GA?CCCGC?GGAGGAGGAGACCC?AT?CTATA?CAACACCTATTCTGATT?TTCGG?CA?CCTGAAGTTTA?ATTCTTATCCT?CC?GG?TTCGGAATAAT?TC?CA?ATTGT?ACTTACTACTC?GG?AAAAAAGA?CC?TT?GG?TA?ATAGG?AT?GT?TGAGC?AT?ATATC?ATTGG?TT??TAGG?TTTATCGT?TGAGC?CACCATAT?TTTAC?GTAGGAATAGA?GTAGACACACGAGC?TA?TT?AC?TCCGC?AC?ATAAT?ATCGCTAT?CC?AC?GG?GT?AAAGTATTTAG?TGACT?GC?ACACT?CA?GGA?GCAATAT?AAATGATCT?C?GC??TGCT?TGAGC??TAGG?TT?AT+TTTCTT-TT?AC?GTAGG?GG??T?AC?GG?ATTGT??TAGC?AA?TC?TC??TAGACATCGT?CT?CA?GA?AC?TA?TA?GTTGT?GC?CA?TT?CACTATGT?CT?TCAATAGGAGC?GT?TTTGCCAT?AT?GGAGG?TT????CACTGATT?CC??TATTCTCAGG?TA?AC?CT??AC?A?AC?T??GC?AA?AT?CA?TT?AC?AT?AT?TT??T?GG?GTAAAT?TAACTTTCTTCCC?CAACA?TT?CT?GG??TATC?GGAAT?CC?CG?CG?TACTC?GACTACCC?GATGCATA?AC?AC?TGAAA?A?C?T?TC?TCT?TAGG?TC?TT?AT?TC?CT?ACAGC?GT?AT??T?ATAATTTT?ATGAT?TG?GAAGCCTT?GC?TC?AA?CGA?AAGT????ATAGTAGAA????C??C?A??AAC?T?GAGTGACTA?ATGGATG?CCCCC?CC?TACCACAC?TTCGAAGAACC++TA?A?AT???ATC?A?A"

Cálculo de Match, Mismatch y % de Identidad

# Cálculo coincidencias 
nmatch(COX1_Alineamiento)

## [1] 1194

# Cálculo No - coincidencias
nmismatch(COX1_Alineamiento)

## [1] 345

# Cálculo porcentaje de identidad
pid(COX1_Alineamiento)

## [1] 77.38172

Referencias científicas.

1 - Información Genoma Canis lupus familiaris. Link.

2.- Información Genoma Homo sapiens. Link

3.- Gen COX1. Link

4.- Ejemplo identificación de especies. Link

5.- Gen COX1 Canis lupus familiaris. Link

6.- Gen COX1 Homo sapiens. Link