Proyectos de Investigación Básica o Aplicada en Ingenierías o Biomédicas, 2019-2
Antonio Mateo Lazarte Rivera; Alexander Nick Bautista Posacclla; Edgar Lenin, Ttito Quispe; Michael Geoffrey Handford --; José Isaías Laura Huaman; David Nestor Urquizo Valdivia
Objetivo
Evaluar el número de genes transcritos en la influencia de la microalga Chlorella sp. durante la germinación de Arabidopsis thaliana en muestras de agua del río Tambo contaminadas con As y B.
Resumen:
Según los últimos reportes en la Región Arequipa, mencionan que las aguas del río Tambo están contaminadas con arsénico y boro. La ecotoxicología del arsénico inorgánico causa la disminución en la producción de glóbulos rojos y blancos, incluso puede dañar el ADN. La exposición del Arsénico orgánico causa lesión de nervios y dolores de estómago. Entre los efectos ambientales del boro, en los humanos infectan el estómago, hígado, riñones, cerebro y eventualmente llevan a la muerte. Los análisis transcriptómicos del RNA-seq se han realizado en algas marinas y transcriptomas vegetales. El RNA-seq es una herramienta transcriptómica actual que está fundamentada en la secuenciación de ADNc basada en los desarrollos NGS. Uno de los pasos fundamentales en la trancriptómica es la obtención final de un ARN de buena calidad que represente la condición final del organismo de estudio. El presente proyecto está enfocado en usar “Análisis transcriptómico en la influencia de la microalga Chlorella sp. durante la germinación de Arabidopsis thaliana en muestras de agua del río Tambo contaminadas con As y B”. Se usará la microalga Chlorella sp. porque es un organismo cosmopolita y se usará Arabidopsis thaliana porque es conocido molecularmente su genoma al 100%. Se realizará la obtención de cultivos líquidos axénicos de Chlorella sp. para sembrar Arabidopsis thaliana, seguido de la evaluación de los distintos tratamientos con los metales pesados (As y B) de aguas obtenidas del río Tambo, la siguiente etapa será la determinación de la eficiencia fotosintética en respuestas transcriptómicas de Arabidopsis thaliana en los tratamientos de aguas contaminadas obtenidas del río Tambo. Por último, se hará uso de la técnica RNA-seq en tiempo real para evaluar las respuestas transcriptómicas de genes de Arabidopsis thaliana obtenidos de tratamientos de muestras de aguas contaminadas del río Tambo, orientando de tal forma a solucionar problemas en el sector salud incontrolables, proporcionando una alternativa de predictibilidad multidisciplinaria en sectores poblados arequipeños afectadas por la explotación minera, relacionado a enfermedades en metales pesados, mediante estudios de genómica molecular.
Palabras clave
Transcriptómica, Chlorella, Arabidopsis thaliana, arsénico, boro, estrés, RNA-seq, PCR, bioinformática, UNSA, Arequipa
Problema central
Los análisis transcriptómicos del RNA-seq se han realizado en algas marinas y transcriptomas vegetales. El RNA-seq es una herramienta transcriptómica actual que está fundamentada en la secuenciación de ADNc basada en los desarrollos secuenciamiento de nueva generación(NGS). (Ward et al., 2012). Según los últimos reportes en la Región Arequipa se menciona que las aguas del río Tambo están contaminadas con arsénico y boro provenientes del sector minero, sector agricultura y sector salud. Este estudio pretende dar respuestas trancriptómicas (RNA-seq) a la pregunta de cómo influye la microalga Chorella sp. durante la germinación de Arabidopsis thaliana. Estas características nos permitirán descubrir la expresión de los genes de regulación positiva y negativa tanto de dichos modelos biológicos, realizando ensayos uno con As y otro con B que son los elementos perjudiciales en aguas del río Tambo. En el proyecto se realizará análisis transcriptómicos utilizando ARN total de Chlorella sp. y Arabidopsis thaliana cultivada con 0 mg/L, 0.09 mg/L, 0.18 mg/L, 0.27 mg/L, 0.54 mg/L de arsénico (As) y 0 mg/L, 2.25 mg/L, 4.50 mg/L, 6.75 mg/L, 13.5 mg/L de boro (B) para 0, 3, 6, 12 y 24 h mediante RNA-seq. Para nuestra Región Arequipa, este proyecto sería un estudio pionero para enfrentar el problema de contaminación por As y B que se está dando en el recurso hídrico de la cuenca del río Tambo.
Hipótesis planteada
Considerando que en el rio Tambo hay contaminación por Boro y Arsénico, existen genes de expresión diferencial en la influencia de la microalga Chlorella sp. durante la germinación de Arabidopsis thaliana MODIFICAR EN BASE A COMENTARIO DE PARES EXTERNOS (La hipótesis no establece la relación entre Chlorella y Arabidopsis que se pretende enmarcar en el título y los objetivos.)
Resultados esperados
Como resultado del financiamiento se espera obtener:
02 artículos científicos aceptados para publicación en revistas indizadas en la base Scopus o Web of Science.
01 estudiante o egresado UNSA titulado/graduado con la opción de Tesis formato artículos, con publicaciones en revistas indizadas en bases Scopus o Web of Science.
02 ponencias de los resultados intermedios o finales de la investigación presentadas en eventos científicos de nivel internacional y nacional de trascendencia.
01 Registro de Propiedad Intelectual.
Resultado propio del proyecto:
Una base de datos local de genes relacionados con los procesos claves metabólicos y fotosintéticos de Chlorella sp. y Arabidopsis thaliana expuestas a aguas del rio Tambo contaminadas con Arsenico y Boro.
Impactos esperados
IMPACTOS SOCIALES
- Incentivar la implementación de la técnica de respuestas transcriptómicas (RNA-seq) en los Centros de Salud Peruanos para la detección temprana de enfermedades relacionadas a metales, mediante estudios genómicos con la metodología estandarizada en nuestro LAB-BIOTBEC (Laboratorio de Biotecnología Ambiental, Biominería y Ecotoxicología).
- Al ser este un estudio de investigación básica, la proyección serviría para conocer el estado de los organismos colindantes a este cuerpo de agua mediante la expresión de estos genes con respecto a la contaminación en el rio Tambo.
-La sostenibilidad del rio Tambo se vería afectado en relación para desarrollar proyectos de producción acuícola.
IMPACTOS ECONÓMICOS
- Establecer convenios marco y de especialidad en el área de genómica aplicada con universidades peruanas y países vecinos a fin de conocer el estatus de avance en metodología científica.
IMPACTOS ACADÉMICOS
-Proponer nuevas metodologías de técnicas moleculares con equipamientos especializados usando ensayos de respuestas transcriptómicas como pioneros de estas técnicas investigativas en Perú.
-Fomentar la tecnología RNA-seq de respuestas transcriptómicas, mediante nuestras tecnologías estandarizadas a Instituciones Peruanas dedicadas a investigación en otras áreas biológicas como Fisiología y Biotecnología Molecular Vegetal y Botánica.