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Ómicas

Diagrama que ilustra la genómica La ómica es la caracterización y cuantificación colectiva de conjuntos completos de moléculas biológicas y la investigación de cómo se traducen ...

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Diagrama que ilustra la genómica

La ómica es la caracterización y cuantificación colectiva de conjuntos completos de moléculas biológicas y la investigación de cómo se traducen en la estructura, función y dinámica de un organismo o grupo de organismos. [ 1 ] [ 2 ] Las ramas de la ciencia conocidas informalmente como ómicas son varias disciplinas en biología cuyos nombres terminan en el sufijo -ómica , como genómica , proteómica , metabolómica , metagenómica , fenómica y transcriptómica .

El sufijo relacionado -oma se utiliza para referirse a los objetos de estudio de campos como el genoma , el proteoma o el metaboloma, respectivamente. En biología molecular, el sufijo -oma alude a una totalidad ; es un ejemplo de "neosufijo" formado por abstracción de diversos términos griegos en -ωμα , una secuencia que no constituye un sufijo identificable en griego.

La genómica funcional tiene como objetivo identificar las funciones del mayor número posible de genes de un organismo determinado. Combina diferentes técnicas ómicas, como la transcriptómica y la proteómica, con colecciones de mutantes saturadas. [ 3 ]

Origen

"Omicum": Edificio del Biocentro Estonio que alberga el Centro del Genoma de Estonia y el Instituto de Biología Molecular y Celular de la Universidad de Tartu en Tartu, Estonia .

El Oxford English Dictionary ( OED ) distingue tres campos de aplicación diferentes para el sufijo -ome :

  1. en medicina, formar sustantivos con el sentido de "hinchazón, tumor"
  2. en botánica o zoología, formar sustantivos con el sentido de "una parte de un animal o planta con una estructura específica".
  3. en biología celular y molecular, formar sustantivos con el sentido de "todos los constituyentes considerados colectivamente"

El sufijo -ome se originó como una variante de -oma y se volvió productivo en el último cuarto del siglo XIX. Originalmente apareció en términos como escleroma [ 4 ] o rizoma . [ 5 ] Todos estos términos derivan de palabras griegas en -ωμα , [ 6 ] una secuencia que no es un solo sufijo, sino que se puede analizar como -ω-μα , donde -ω- pertenece a la raíz de la palabra (generalmente un verbo) y -μα es un sufijo griego genuino que forma sustantivos abstractos.

El OED sugiere que su tercera definición se originó como una formación regresiva de mitome , [ 7 ] Las primeras atestaciones incluyen biome (1916) [ 8 ] y genome (acuñado por primera vez como German Genom en 1920 [ 9 ] ). [ 10 ]

La asociación con cromosoma en biología molecular se debe a una etimología errónea . La palabra cromosoma deriva de las raíces griegas χρωμ(ατ)- "color" y σωμ(ατ)- "cuerpo". [ 10 ] Si bien σωμα "cuerpo" contiene genuinamente el sufijo -μα , el -ω- precedente no es un sufijo formador de raíz, sino parte de la raíz de la palabra . Dado que genoma se refiere a la composición genética completa de un organismo, se sugirió un neosufijo -oma para referirse a "integridad" o "completitud". [ 11 ]

Los bioinformáticos y biólogos moleculares figuraron entre los primeros científicos en aplicar ampliamente el sufijo "-oma". Entre los primeros defensores se encontraban bioinformáticos de Cambridge , Reino Unido, donde existían muchos laboratorios de bioinformática pioneros, como el centro MRC , el centro Sanger y el EBI ( Instituto Europeo de Bioinformática ); por ejemplo, el centro MRC llevó a cabo los primeros proyectos de genoma y proteoma. [ 12 ]

Uso actual

Muchos términos relacionados con la proteómica, más allá del " genoma " original, se han vuelto útiles y han sido ampliamente adoptados por los investigadores. La proteómica se ha consolidado como un término para el estudio de proteínas a gran escala. Los términos "ómicos" pueden proporcionar una forma abreviada y sencilla de encapsular un campo; por ejemplo, un estudio de interactómica se reconoce claramente como relacionado con análisis a gran escala de interacciones gen-gen, proteína-proteína o proteína-ligando. Los investigadores están adoptando rápidamente los términos "ómicos" y "ómica", como lo demuestra la explosión en el uso de estos términos en PubMed desde mediados de la década de 1990. [ 13 ]

Tipos de estudios ómicos

Genómica

  • Genómica : Estudio de los genomas de los organismos. [ 14 ]
    • Genómica cognitiva : Estudio de los cambios en los procesos cognitivos asociados a los perfiles genéticos.
    • Genómica comparativa : Estudio de la relación entre la estructura y la función del genoma en diferentes especies o cepas biológicas.
    • Genómica funcional : Describe las funciones e interacciones de genes y proteínas (a menudo utiliza transcriptómica).
    • Metagenómica : Estudio de los metagenomas, es decir, del material genético recuperado directamente de muestras ambientales.
    • Neurogenómica : Estudio de las influencias genéticas en el desarrollo y la función del sistema nervioso.
    • Pangenómica : Estudio de la colección completa de genes o genomas que se encuentran dentro de una especie determinada. [ 15 ]
    • Genómica personal : Rama de la genómica que se ocupa de la secuenciación y el análisis del genoma de un individuo. Una vez conocidos los genotipos, el genotipo del individuo se puede comparar con la literatura publicada para determinar la probabilidad de expresión de rasgos y el riesgo de enfermedad. Ayuda en la medicina personalizada.
    • Electromics: Rama de la genómica que se ocupa del papel de los campos eléctricos exógenos en la potenciación de los perfiles de expresión génica de células, tejidos y organoides. [ 16 ]

Epigenómica

El epigenoma es la estructura de soporte del genoma, que incluye proteínas y moléculas que se unen al ARN, estructuras alternativas del ADN y modificaciones químicas del ADN.

  • Epigenómica : Las tecnologías modernas incluyen la conformación cromosómica mediante Hi-C , diversos métodos de secuenciación ChIP-seq y otros métodos de secuenciación combinados con fraccionamientos proteómicos, y métodos de secuenciación que detectan modificaciones químicas de las citosinas, como la secuenciación con bisulfito.
  • Nucleómica: Estudio del conjunto completo de componentes genómicos que forman "el núcleo celular como un sistema biológico complejo y dinámico, denominado nucleoma". [ 17 ] [ 18 ] El Consorcio del Nucleoma 4D se unió oficialmente al IHEC ( Consorcio Internacional del Epigenoma Humano ) en 2017.

Microbiómica

El microbioma es una comunidad microbiana que ocupa un hábitat bien definido con propiedades fisicoquímicas distintivas. Incluye los microorganismos involucrados y su escenario de actividad, formando nichos ecológicos. Los microbiomas forman microecosistemas dinámicos e interactivos propensos a cambios espaciotemporales. Se integran en macroecosistemas, como los huéspedes eucariotas, y son cruciales para el correcto funcionamiento y la salud del huésped. [ 19 ] Los sistemas interactivos huésped-microbio conforman el holobionte . [ 20 ]

La microbiómica es el estudio de la dinámica, la función y la estructura del microbioma. [ 21 ] Esta área de estudio emplea varias técnicas para estudiar el microbioma en su entorno huésped: [ 20 ]

  • Los métodos de muestreo se centraron en recolectar muestras representativas del entorno local, ya sea a partir de hisopos orales o heces. [ 20 ]
  • La culturomics (microbiología) es el cultivo celular de bacterias de alto rendimiento que tiene como objetivo identificar exhaustivamente cepas o especies en muestras obtenidas de tejidos como el intestino humano o del medio ambiente . [ 22 ] [ 23 ]
  • Dispositivos microfluídicos de intestino en un chip , que simulan las condiciones del intestino y permiten el análisis de cambios en el microbioma que pueden ser monitoreados con mayor precisión que in situ [ 20 ] .
  • Técnicas de extracción mecánica de ADN y métodos de amplificación genética, como la PCR , para analizar el perfil genómico de todo el microbioma. [ 20 ]
  • La identificación genética mediante microarrays y técnicas de hibridación permite analizar los cambios en las poblaciones de microbiota. [ 20 ]
  • Los estudios multiómicos permiten el análisis funcional de la microbiota. [ 20 ]
  • Animal models can be used to take more accurate samples of the in situ microbiome. Germ-free animals are used to implant a specific microbiome from another organism to yield a gnotobiotic model. These can be studied to see how it changes under different environmental conditions.[20]

Lipidomics

The lipidome is the entire complement of cellular lipids, including the modifications made to a particular set of lipids, produced by an organism or system.

  • Lipidomics: Large-scale study of pathways and networks of lipids. Mass spectrometry techniques are used.

Proteomics

The proteome is the entire complement of proteins, including the modifications made to a particular set of proteins, produced by an organism or system.

  • Proteomics: Large-scale study of proteins, particularly their structures and functions. Mass spectrometry techniques are used.
    • Chemoproteomics: An array of techniques used to study protein-small molecule interactions
    • Immunoproteomics: Study of large sets of proteins (proteomics) involved in the immune response
    • Nutriproteomics: Identifying the molecular targets of nutritive and non-nutritive components of the diet. Uses proteomics mass spectrometry data for protein expression studies
    • Proteogenomics: An emerging field of biological research at the intersection of proteomics and genomics. Proteomics data used for gene annotations.
    • Structural genomics: Study of the three-dimensional structure of every protein encoded by a given genome using a combination of experimental and modeling approaches.

Glycomics

Glycomics is the comprehensive study of the glycome i.e. sugars and carbohydrates.

Foodomics

Foodomics was defined by Alejandro Cifuentes in 2009 as "a discipline that studies the food and nutrition domains through the application and integration of advanced omics technologies to improve consumer's well-being, health, and knowledge."[24][25]

Transcriptomics

Transcriptome is the set of all RNA molecules, including mRNA, rRNA, tRNA, and other non-coding RNA, produced in one or a population of cells.

Metabolomics

The metabolome is the ensemble of small molecules found within a biological matrix.

  • Metabolomics: Scientific study of chemical processes involving metabolites. It is a "systematic study of the unique chemical fingerprints that specific cellular processes leave behind", the study of their small-molecule metabolite profiles
  • Metabonomics: The quantitative measurement of the dynamic multiparametric metabolic response of living systems to pathophysiological stimuli or genetic modification

Nutrition, pharmacology, and toxicology

  • Nutritional genomics: A science studying the relationship between human genome, nutrition and health.
    • Nutrigenetics studies the effect of genetic variations on the interaction between diet and health with implications to susceptible subgroups
    • Nutrigenomics: Study of the effects of foods and food constituents on gene expression. Studies the effect of nutrients on the genome, proteome, and metabolome
  • Pharmacogenomics investigates the effect of the sum of variations within the human genome on drugs;
  • Pharmacomicrobiomics investigates the effect of variations within the human microbiome on drugs and vice versa.
  • Toxicogenomics: a field of science that deals with the collection, interpretation, and storage of information about gene and protein activity within particular cell or tissue of an organism in response to toxic substances.

Culture

Inspired by foundational questions in evolutionary biology, a Harvard team around Jean-Baptiste Michel and Erez Lieberman Aiden created the American neologism culturomics for the application of big data collection and analysis to cultural studies.[26]

Miscellaneous

A National Oceanic and Atmospheric Administration scientist using microbiomics to study marine ecosystems
  • Mitointeractome
  • Psychogenomics: Process of applying the powerful tools of genomics and proteomics to achieve a better understanding of the biological substrates of normal behavior and of diseases of the brain that manifest themselves as behavioral abnormalities. Applying psychogenomics to the study of drug addiction, the ultimate goal is to develop more effective treatments for these disorders as well as objective diagnostic tools, preventive measures, and eventually cures.
  • Stem cell genomics: Helps in stem cell biology. Aim is to establish stem cells as a leading model system for understanding human biology and disease states and ultimately to accelerate progress toward clinical translation.
  • Connectomics: The study of the connectome, the totality of the neural connections in the brain.
  • Cellomics: The quantitative cell analysis and study using bioimaging methods and bioinformatics.
  • Tomómica: Combinación de métodos de tomografía y ómicas para comprender la bioquímica de tejidos o células con alta resolución espacial, generalmente utilizando datos de espectrometría de masas por imágenes. [ 27 ]
  • Metagenómica viral : Utilización de métodos ómicos en el suelo, el agua del océano y los seres humanos para estudiar el viroma y el viroma humano .
  • Etómica: Medición de alto rendimiento del comportamiento animal mediante máquinas. [ 28 ]
  • Videomics (o videoómica): Un paradigma de análisis de vídeo inspirado en los principios de la genómica, donde una secuencia continua de imágenes (o vídeo) puede interpretarse como la captura de una sola imagen que evoluciona a través del tiempo mediante mutaciones que revelan "una escena".
  • Multiómica : Integración de diferentes ómicas en un único estudio o proceso de análisis. [ 29 ]

Palabras no relacionadas en -ómica

La palabra "cómic" no utiliza el sufijo "ómico"; deriva del griego "κωμ(ο)-" ( alegría ) + "-ικ(ο)-" (un sufijo adjetival), en lugar de presentar una truncación de "σωμ(ατ)-".

De manera similar, la palabra "economía" se compone del griego "οικ(ο)-" ( hogar ) + "νομ(ο)-" ( ley o costumbre ), y "económico(s)" de "οικ(ο)-" + "νομ(ο)-" + "-ικ(ο)-". El sufijo -ómica se usa a veces para crear nombres de escuelas de economía , como Reaganomics .

Véase también

Notas

  1. ↑ Yamada R, Okada D, Wang J, Basak T, Koyama S (2021). "Interpretación de análisis de datos ómicos" . Journal of Human Genetics . 66 (1): 93– 102. doi : 10.1038/s10038-020-0763-5 . PMC 7728595. PMID 32385339 .  
  2. ↑ Subedi, Prabal; Moertl, Simone; Azimzadeh, Omid (2022). "Ómicas en la biología de la radiación: Sorprendidos pero no decepcionados" . Radiation . 2 : 124–129 . doi : 10.3390/radiation2010009 .
  3. ↑ Holtorf, Hauke; Guitton, Marie-Christine; Reski, Ralf (2002). "Genómica funcional de plantas". Naturwissenschaften . 89 (6): 235– 249. Bibcode : 2002NW.....89..235H . doi : 10.1007/s00114-002-0321-3 . PMID 12146788 . S2CID 7768096 .  
  4. ↑"scleroma, n: Oxford English Dictionary". Retrieved 2011-04-25.
  5. ↑"rhizome, n: Oxford English Dictionary". Retrieved 2011-04-25.
  6. ↑"-oma, comb. form: Oxford English Dictionary". Retrieved 2011-04-25.
  7. ↑"Home: Oxford English Dictionary". Retrieved 2011-04-25.
  8. ↑"biome, n.: Oxford English Dictionary". Retrieved 2011-04-25.
  9. ↑Hans Winkler (1920). Verbreitung und Ursache der Parthenogenesis im Pflanzen – und Tierreiche. Verlag Fischer, Jena. p. 165. Ich schlage vor, für den haploiden Chromosomensatz, der im Verein mit dem zugehörigen Protoplasma die materielle Grundlage der systematischen Einheit darstellt den Ausdruck: das Genom zu verwenden ... " In English: " I propose the expression Genom for the haploid chromosome set, which, together with the pertinent protoplasm, specifies the material foundations of the species ...
  10. 12 Coleridge, H.; et alii. The Oxford English Dictionary
  11. ↑Liddell, H.G.; Scott, R.; et alii. A Greek-English Lexicon [1996]. (Search at Perseus Project.)
  12. ↑Grieve, IC; Dickens, NJ; Pravenec, M; Kren, V; Hubner, N; Cook, SA; Aitman, TJ; Petretto, E; Mangion, J (2008). "Genome-wide co-expression analysis in multiple tissues". PLOS ONE. 3 (12) e4033. Bibcode:2008PLoSO...3.4033G. doi:10.1371/journal.pone.0004033. ISSN 1932-6203. PMC 2603584. PMID 19112506.
  13. ↑"O M E S Table". Gerstein Lab. Yale. 2002. Archived from the original on 15 April 2023.
  14. ↑"Genomics - Global". www.who.int.
  15. ↑O'Connell, Mary J.; McNally, Alan; McInerney, James O. (2017-03-28). "Why prokaryotes have pangenomes"(PDF). Nature Microbiology. 2 (4): 17040. doi:10.1038/nmicrobiol.2017.40. ISSN 2058-5276. PMID 28350002. S2CID 19612970.
  16. ↑Abasi, Sara; Jain, Abhishek; Cooke, John P.; Guiseppi-Elie, Anthony (2023-05-04). "Electrically Stimulated Gene Expression under Exogenously Applied Electric Fields". Frontiers in Molecular Biosciences. 10. doi:10.3389/fmolb.2023.1161191. PMC 10192815. PMID 37214334.
  17. ↑Tashiro, Satoshi; Lanctôt, Christian (2015-03-04). "The International Nucleome Consortium". Nucleus. 6 (2): 89–92. doi:10.1080/19491034.2015.1022703. PMC 4615172. PMID 25738524.
  18. ↑Cremer, Thomas; Cremer, Marion; Hübner, Barbara; Strickfaden, Hilmar; Smeets, Daniel; Popken, Jens; Sterr, Michael; Markaki, Yolanda; Rippe, Karsten (2015-10-07). "The 4D nucleome: Evidence for a dynamic nuclear landscape based on co-aligned active and inactive nuclear compartments". FEBS Letters. 589 (20PartA): 2931–2943. Bibcode:2015FEBSL.589.2931C. doi:10.1016/j.febslet.2015.05.037. ISSN 1873-3468. PMID 26028501. S2CID 10254118.
  19. ↑Berg, Gabriele; Rybakova, Daria; Fischer, Doreen; Cernava, Tomislav; Vergès, Marie-Christine Champomier; Charles, Trevor; Chen, Xiaoyulong; Cocolin, Luca; Eversole, Kellye; Corral, Gema Herrero; Kazou, Maria; Kinkel, Linda; Lange, Lene; Lima, Nelson; Loy, Alexander; MacKlin, James A.; Maguin, Emmanuelle; Mauchline, Tim; McClure, Ryan; Mitter, Birgit; Ryan, Matthew; Sarand, Inga; Smidt, Hauke; Schelkle, Bettina; Roume, Hugo; Kiran, G. Seghal; Selvin, Joseph; Souza, Rafael Soares Correa de; Van Overbeek, Leo; et al. (2020). "Microbiome definition re-visited: Old concepts and new challenges". Microbiome. 8 (1): 103. doi:10.1186/s40168-020-00875-0. PMC 7329523. PMID 32605663. Material was copied from this source, which is available under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
  20. 1 2 3 4 5 6 7 8 González, Adriana; Fullaondo, Asier; Odriozola, Adrián (2024-01-01), Martínez, Adrián Odriozola (ed.), "Capítulo dos: técnicas, procedimientos y aplicaciones en el análisis del microbioma" , Advances in Genetics , Advances in Host Genetics and microbiome in lifestyle-related phenotypes, 111 , Academic Press: 81–115 , doi : 10.1016/bs.adgen.2024.01.003 , PMID 38908906 , consultado el 22/11/2024 
  21. ↑ Kumar, Purnima S. (febrero de 2021). "Microbiómica: ¿Estábamos todos equivocados antes?". Periodontology 2000. 85 ( 1): 8– 11. doi : 10.1111/prd.12373 . ISSN 1600-0757 . PMID 33226670 .  
  22. ↑ Lagier J, Armougom F, Million M, et al. (diciembre de 2012). "Culturómica microbiana: cambio de paradigma en el estudio del microbioma intestinal humano" . Clinical Microbiology and Infection . 18 (12): 1185– 1193. doi : 10.1111/1469-0691.12023 . 
  23. ↑ Greub, G. (diciembre de 2012). "Culturomics: un nuevo enfoque para estudiar el microbioma humano" . Clinical Microbiology and Infection . 18 (12): 1157– 1159. doi : 10.1111/1469-0691.12032 . PMID 23148445 . 
  24. ↑ Gunn, Sharon (27 de noviembre de 2020). "Foodomics: La ciencia de los alimentos" . Front Line Genomics . Consultado el 2 de junio de 2022 .
  25. ↑ Cifuentes, Alejandro (octubre de 2009). "Análisis de alimentos y Foodomics" . Journal of Chromatography A. 1216 ( 43): 7109. doi : 10.1016/j.chroma.2009.09.018 . hdl : 10261/154212 . PMID 19765718. Recuperado el 2 de junio de 2022 . 
  26. ↑ Michel, JB; Shen, YK; Aiden, AP; Veres, A; Gray, MK; Equipo de Google Books; Pickett, JP; Hoiberg, D; Clancy, D; Norvig, P; Orwant, J (2011). "Análisis cuantitativo de la cultura utilizando millones de libros digitalizados" . Science . 331 ( 6014): 176– 182. Bibcode : 2011Sci...331..176M . doi : 10.1126/science.1199644 . ISSN 1095-9203 . PMC 3279742. PMID 21163965 .   
  27. ↑ Cumpson, Peter; Fletcher, Ian; Sano, Naoko; Barlow, Anders (2016). "Análisis multivariante rápido de datos 3D ToF-SIMS: unidades de procesamiento gráfico (GPU) y submuestreo de baja discrepancia para análisis de componentes principales a gran escala" . Surface and Interface Analysis . 48 (12): 1328. doi : 10.1002/sia.6042 .
  28. ↑ Reiser, Michael (2009). "¿La era de la ethomics?". Nature Methods . 6 (6): 413– 414. doi : 10.1038/nmeth0609-413 . PMID 19478800 . S2CID 5151763 .  
  29. ↑ Chu, Su H.; Huang, Mengna; Kelly, Rachel S.; Benedetti, Elisa; Siddiqui, Jalal K.; Zeleznik, Oana A.; Pereira, Alexandre; Herrington, David; Wheelock, Craig E.; Krumsiek, Jan; McGeachie, Michael (2019-06-18). "Integración de datos metabolómicos y otros datos ómicos en diseños de estudios poblacionales: una perspectiva epidemiológica" . Metabolites . 9 (6) E117. doi : 10.3390/metabo9060117 . ISSN 2218-1989 . PMC 6630728. PMID 31216675 .   

Lecturas adicionales

  • Lederberg, Joshua ; McCray, Alexa T. (2 de abril de 2001). "Comentario: 'Ome Sweet 'Omics: un tesoro genealógico de palabras" . The Scientist . 15 (7): 8. Recuperado el 1 de junio de 2014 .
  • Hotz, Robert Lee (13 de agosto de 2012). "He aquí un cuento ómico: científicos descubren un sufijo que se está extendiendo" . The Wall Street Journal .
  • Omics.org Archivado el 2 de enero de 2014 en Wayback Machine . Página principal de términos y conceptos de ómicas. Probablemente la primera página web sobre ómicas creada.
  • Lista de datos ómicos archivados el 9 de julio de 2015 en Wayback Machine , incluyendo referencias y orígenes. Mantenido por el Instituto de Salud de Cambridge (CHI).