Bienvenido a CLP6 «Ómicas ambientales integradas en toxicología acuática»
En breve
CLP6 está previsto para:
- Postgraduados: Estudiantes de doctorado; EQF 7
- Investigadores postdoctorales e investigadores asociados; EQF 8
CLP6 Resumen
El avance de los enfoques basados en el ADN para la generación e interpretación de datos del genoma abarca, entre otros, el estudio de los genomas a escala ambiental utilizando ADN ambiental (eDNA). El ADNe es el material genético de origen nuclear y mitocondrial liberado por un organismo en el medio ambiente. Se obtiene directamente de muestras ambientales (terrestres o acuáticas) sin necesidad de disponibilidad de biomaterial y se utiliza como un enfoque de muestreo no invasivo, estandarizado, eficiente y fácil de manipular. Por lo tanto, el muestreo de ADNe se aplica para monitorear la distribución de especies y opera a través de protocolos sensibles y rentables. Aunque los desafíos e inconvenientes técnicos actuales que enfrentan los científicos están relacionados principalmente con los obstáculos en la obtención, secuenciación e interpretación de datos del eDNA, el potencial de las aplicaciones del eDNA es indudable. Las perspectivas sobre las aplicaciones del eDNA cubren la mejora de los métodos de campo y protocolos de laboratorio para su detección y los avances técnicos en la aplicación del eDNA como herramienta de inventario y seguimiento de la biodiversidad.
Los ecosistemas acuáticos están bajo una presión cada vez mayor debido a una variedad de factores ambientales estresantes, incluidos los contaminantes químicos, la degradación del hábitat, el cambio climático y las especies invasoras. Es esencial comprender cómo los organismos acuáticos responden molecularmente a diversas tensiones para evaluar el estado de los ecosistemas acuáticos y crear planes eficientes para la preservación y gestión ambiental. La ómica, que incluye genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica, transforma la toxicología acuática al proporcionar una comprensión profunda de cómo los contaminantes afectan la vida acuática. Se analizan en detalle la evaluación de métodos genómicos en toxicología acuática, las posibilidades y limitaciones de las metodologías de microarrays y reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (PCR), proteómica, metabolómica, secuenciación de ARN y estudios de metilación de ADN. En conjunto, estos enfoques ómicos brindan una comprensión holística de los mecanismos moleculares subyacentes a la toxicidad, facilitando la identificación de nuevos biomarcadores para la detección temprana de la contaminación, la evaluación del riesgo ambiental y el desarrollo de estrategias de mitigación más efectivas para salvaguardar los ecosistemas acuáticos y la salud humana. Este resultado de aprendizaje se centra en una búsqueda integral de ómicas en toxicología acuática con enfoques de estudios de casos, que cubren sus principios, aplicaciones, desafíos y direcciones futuras.
La transcriptómica del paisaje explora las transcripciones de ARN (ARNm y diferentes ARN pequeños) en una muestra ambiental determinada en el momento de su recolección. Esta rama emergente de la transcriptómica revela los vínculos entre las variaciones genéticas y fenotípicas y los procesos a escala de paisaje para determinar cómo los patrones de expresión del genoma reflejan el paisaje ambiental a través del funcionamiento de los organismos y la diferenciación genética entre poblaciones. La transcriptómica del paisaje realiza estudios de flujo genético, deriva genética y adaptación local en grandes escalas espaciales. Explora técnicas de alto rendimiento, estandarizadas y fácilmente aplicadas a una diversidad de organismos (micro-matrices de ADN y tecnología RNAseq). La transcriptómica del paisaje evalúa el impacto de los estímulos ambientales naturales y sus fluctuaciones (por ejemplo, condiciones de estrés) en la expresión genética y las respuestas transcriptómicas a nivel poblacional. Además, proporciona datos útiles para las relaciones organismo-ambiente en la gestión de prácticas de conservación. La transcriptómica del paisaje posee un gran potencial para estudiar organismos sin recursos genómicos, identificar transcripciones novedosas y dilucidar el papel de la modulación transcripcional.
El ARNm ambiental (transcriptómica ambiental) recupera transcriptomas de conjuntos microbianos que carecen de información sobre los tipos de genes expresados a nivel comunitario. Vincula el potencial genético microbiano con su actividad biogeoquímica. Sin embargo, la visión de utilizar este enfoque para diversas aplicaciones en ciencias ambientales a nivel molecular se ve obstaculizada por las dificultades técnicas de trabajar con ARNm, como la falta de un mecanismo de poliadenilación, vidas medias muy cortas de los ARNm y la falta de abundancia de moléculas de ARNm en su interior. el conjunto de ARN total en la célula microbiana, lo que da como resultado señales de detección deficientes. Se han desarrollado protocolos para superar estas dificultades y facilitar los análisis de transcriptomas ambientales parciales. Entre los estudios prometedores, la recuperación de secuencias comunitarias específicas de genes funcionales esenciales para estudios ecológicos cuantitativos, la generación de nuevas hipótesis para procesos microbianos conocidos o la evaluación (con la ayuda de la genómica ambiental) del potencial genético y los patrones de actividad de Se pueden enumerar conjuntos microbianos naturales.
Objetivos educativos
Este CLP ofrece nuevos conocimientos y competencias sobre:
- eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular.
- Muestreo de ADNe y sus desafíos e inconvenientes técnicos.
- Áreas de aplicación del ADN y potencial future.
- Proporcionar conocimientos previos sobre la utilización de técnicas ómicas en toxicología acuática, incluidas genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica.
- Destacar el desarrollo significativo de las habilidades para interpretar eficazmente los datos ómicos generados a partir de estudios de toxicología acuática.
- Destacar los enfoques ómicos para mejorar las estrategias de evaluación de riesgos con estudios de casos en toxicología acuática.
- Conceptos básicos de transcriptómica y transcriptómica del paisaje
- Realización de estudios transcriptómicos de microorganismos no modelo en ambientes naturales.
- Desafíos y perspectivas de la transcriptómica del paisaje.
- La transcriptómica ambiental vincula el potencial genético con la actividad biogeoquímica microbiana.
- Pasos básicos del protocolo de análisis de transcriptomas ambientales parciales.
- Distintos enfoques y soluciones para superar las dificultades de la heterogeneidad transcripcional.
Resultados de aprendizaje esperados
Al finalizar este módulo, los estudiantes podrán:
- Definir el eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular.
- Explicar las áreas de aplicación del eDNA de origen microbiano y macroorganismos en diferentes hábitats y periodos de tiempo.
- Reconocer y aplicar protocolos de muestreo de ADNe para monitorear la distribución de especies.
- Explicar los desafíos técnicos y los inconvenientes del muestreo de eDNA y la interpretación de datos.
- Comprender el potencial de las aplicaciones de eDNA.
- Obtener conocimiento sobre cómo los contaminantes interactúan con los organismos acuáticos a nivel molecular a través de la genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica, dilucidando las vías y procesos afectados por los tóxicos.
- Identificar biomarcadores y caracterizar biomarcadores moleculares indicativos de exposición a contaminantes acuáticos, permitiendo un monitoreo más sensible y confiable de la contaminación ambiental y la detección temprana de riesgos potenciales para los ecosistemas acuáticos.
- Integrar datos ómicos en los marcos de evaluación de riesgos, permitiendo una evaluación más completa de los impactos potenciales de los contaminantes en los organismos y ecosistemas acuáticos, e informando decisiones regulatorias basadas en evidencia.
- Aplicar ómicas en toxicología acuática con el diseño y realización de experimentos basados en ómicas para investigar los efectos de los contaminantes en los organismos acuáticos, incluida la selección de técnicas ómicas apropiadas, preparación de muestras, análisis e interpretación de datos.
- Comprender los principios y aplicaciones de las técnicas ómicas en un enfoque de investigación interdisciplinario con estudios de casos para desarrollar estrategias innovadoras para la protección y conservación de los ecosistemas acuáticos.
- Describir los principios de transcriptómica/transcriptómica del paisaje.
- Aplicar aproximaciones de transcriptómica del paisaje en ecología, evolución y conservación.
- Definir las principales categorías de estudios transcriptómicos del paisaje de sistemas silvestres en ambientes naturales.
- Explicar los enfoques para la recopilación, análisis y explicación de datos transcriptómicos de entornos naturales.
- Comprender la expresión génica como un proceso específico de tejido y basado en el tiempo.
- Presentar el núcleo del ARNm ambiental (transcriptómica ambiental).
- Explicar las dificultades técnicas de trabajar con ARNm.
- Conocer y aplicar los pasos básicos del protocolo de análisis de transcriptomas ambientales parciales.
- Comprender las principales aplicaciones prometedoras del enfoque de ARNm ambiental en ecología microbiana.
- Aplicar las buenas prácticas del estado del arte en transcriptómica unicelular y secuenciación de ARN unicelular.
Composición
Este CLP comprende dos Unidades de Resultados de Aprendizaje (ULO 2 & ULO 9)
- ULO 2:
- Módulo 1: Genómica: ADN ambiental y muestreo
- Módulo 9: Ómicas en toxicología acuática
- ULO 9
- Módulo 2: Transcriptómica: abordar nichos ecológicos
- Módulo 7: Transcripciones de genes microbianos en muestras ambientales
Contenidos de aprendizaje
Acceda aquí al contenido didáctico del CLP6!
>>> Genómica: ADN ambiental y muestreo
>>> Ómicas en toxicología acuática
>>> Transcriptómica: abordar nichos ecológicos
>>> Transcripciones de genes microbianos en muestras ambientales
Evaluación de conocimientos
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