Genome-wide evidence for speciation with gene flow in Heliconius butterflies

Most speciation events probably occur gradually, without complete and immediate reproductive isolation, but the full extent of gene flow between diverging species has rarely been characterized on a genome-wide scale. Documenting the extent and timing of admixture between diverging species can clarify the role of geographic isolation in speciation. Here we use new methodology to quantify admixture at different stages of divergence in Heliconius butterflies, based on whole-genome sequences of 31 individuals. Comparisons between sympatric and allopatric populations of H. melpomene, H. cydno, and H. timareta revealed a genome-wide trend of increased shared variation in sympatry, indicative of pervasive interspecific gene flow. Up to 40% of 100-kb genomic windows clustered by geography rather than by species, demonstrating that a very substantial fraction of the genome has been shared between sympatric species. Analyses of genetic variation shared over different time intervals suggested that admixture between these species has continued since early in speciation. Alleles shared between species during recent time intervals displayed higher levels of linkage disequilibrium than those shared over longer time intervals, suggesting that this admixture took place at multiple points during divergence and is probably ongoing. The signal of admixture was significantly reduced around loci controlling divergent wing patterns, as well as throughout the Z chromosome, consistent with strong selection for Müllerian mimicry and with known Z-linked hybrid incompatibility. Overall these results show that species divergence can occur in the face of persistent and genome-wide admixture over long periods of time.

Genomic architecture of adaptive color pattern divergence and convergence in Heliconius butterflies

Identifying the genetic changes driving adaptive variation in natural populations is key to understanding the origins of biodiversity. The mosaic of mimetic wing patterns in Heliconius butterflies makes an excellent system for exploring adaptive variation using next-generation sequencing. In this study, we use a combination of techniques to annotate the genomic interval modulating red color pattern variation, identify a narrow region responsible for adaptive divergence and convergence in Heliconius wing color patterns, and explore the evolutionary history of these adaptive alleles. We use whole genome resequencing from four hybrid zones between divergent color pattern races of Heliconius erato and two hybrid zones of the co-mimic Heliconius melpomene to examine genetic variation across 2.2 Mb of a partial reference sequence. In the intergenic region near optix, the gene previously shown to be responsible for the complex red pattern variation in Heliconius, population genetic analyses identify a shared 65-kb region of divergence that includes several sites perfectly associated with phenotype within each species. This region likely contains multiple cis-regulatory elements that control discrete expression domains of optix. The parallel signatures of genetic differentiation in H. erato and H. melpomene support a shared genetic architecture between the two distantly related co-mimics; however, phylogenetic analysis suggests mimetic patterns in each species evolved independently. Using a combination of next-generation sequencing analyses, we have refined our understanding of the genetic architecture of wing pattern variation in Heliconius and gained important insights into the evolution of novel adaptive phenotypes in natural populations.

What is next after the genes for autoimmunity?

Clinical pathologies draw us to envisage disease as either an independent entity or a diverse set of traits governed by common physiopathological mechanisms, prompted by environmental assaults throughout life. Autoimmune diseases are not an exception, given they represent a diverse collection of diseases in terms of their demographic profile and primary clinical manifestations. Although they are pleiotropic outcomes of non-specific disease genes underlying similar immunogenetic mechanisms, research generally focuses on a single disease. Drastic technologic advances are leading research to organize clinical genomic multidisciplinary approaches to decipher the nature of human biological systems. Once the currently costly omic-based technologies become universally accessible, the way will be paved for a cleaner picture to risk quantification, prevention, prognosis and diagnosis, allowing us to clearly define better phenotypes always ensuring the integrity of the individuals studied. However, making accurate predictions for most autoimmune diseases is an ambitious challenge, since the understanding of these pathologies is far from complete. Herein, some pitfalls and challenges of the genetics of autoimmune diseases are reviewed, and an approximation to the future of research in this field is presented.

MicroRNA-3148 Modulates Allelic Expression of Toll-Like Receptor 7 Variant Associated with Systemic Lupus Erythematosus

We previously reported that the G allele of rs3853839 at 3′untranslated region (UTR) of Toll-like receptor 7 (TLR7) was associated with elevated transcript expression and increased risk for systemic lupus erythematosus (SLE) in 9,274 Eastern Asians [P = 6.5×10−10, odds ratio (OR) (95%CI) = 1.27 (1.17–1.36)]. Here, we conducted trans-ancestral fine-mapping in 13,339 subjects including European Americans, African Americans, and Amerindian/Hispanics and confirmed rs3853839 as the only variant within the TLR7-TLR8 region exhibiting consistent and independent association with SLE (Pmeta = 7.5×10−11, OR = 1.24 [1.18–1.34]). The risk G allele was associated with significantly increased levels of TLR7 mRNA and protein in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and elevated luciferase activity of reporter gene in transfected cells. TLR7 3′UTR sequence bearing the non-risk C allele of rs3853839 matches a predicted binding site of microRNA-3148 (miR-3148), suggesting that this microRNA may regulate TLR7 expression. Indeed, miR-3148 levels were inversely correlated with TLR7 transcript levels in PBMCs from SLE patients and controls (R2 = 0.255, P = 0.001). Overexpression of miR-3148 in HEK-293 cells led to significant dose-dependent decrease in luciferase activity for construct driven by TLR7 3′UTR segment bearing the C allele (P = 0.0003). Compared with the G-allele construct, the C-allele construct showed greater than two-fold reduction of luciferase activity in the presence of miR-3148. Reduced modulation by miR-3148 conferred slower degradation of the risk G-allele containing TLR7 transcripts, resulting in elevated levels of gene products. These data establish rs3853839 of TLR7 as a shared risk variant of SLE in 22,613 subjects of Asian, EA, AA, and Amerindian/Hispanic ancestries (Pmeta = 2.0×10−19, OR = 1.25 [1.20–1.32]), which confers allelic effect on transcript turnover via differential binding to the epigenetic factor miR-3148.

Genetic diversity and selection in three plasmodium vivax merozoite surface protein 7 (pvmsp-7) genes in a colombian population

A completely effective vaccine for malaria (one of the major infectious diseases worldwide) is not yet available; different membrane proteins involved in parasite-host interactions have been proposed as candidates for designing it. It has been found that proteins encoded by the merozoite surface protein (msp)-7 multigene family are antibody targets in natural infection; the nucleotide diversity of three Pvmsp-7 genes was thus analyzed in a Colombian parasite population. By contrast with P. falciparum msp-7 loci and ancestral P. vivax msp-7 genes, specie-specific duplicates of the latter specie display high genetic variability, generated by single nucleotide polymorphisms, repeat regions, and recombination. At least three major allele types are present in Pvmsp-7C, Pvmsp-7H and Pvmsp-7I and positive selection seems to be operating on the central region of these msp-7 genes. Although this region has high genetic polymorphism, the C-terminus (Pfam domain ID: PF12948) is conserved and could be an important candidate when designing a subunit-based antimalarial vaccine.

Esquizofrenia, genética, epigênesis, ambiente: uma revisão sistemática das hipóteses etiológicas unifi cadas e do perfi l genética; e um novo algoritmo para o tratamento dos achados principais

Contexto: la esquizofrenia es un síndrome complejo relacionado con genes y factores de riesgo no genéticos. Estudios epidemiológicos reconocidos reportan su presencia en todas las culturas y regiones geográficas. En este sentido, las Hipótesis Etiológicas Unificadas enfrentan simultáneamente el desafío de presentar los datos experimentales y demostrar que éstos dan cuenta del perfil universal del síndrome. Objetivos: revisar sistemáticamente las más prominentes Hipótesis Etiológicas Unifi - cadas, así como la distribución semántica de los hallazgos genéticos (mediante técnicas de minería de datos) y proponer un nuevo modelo, basado en los efectos dinámicos de carácter epigenético sobre la activación genética en el neurodesarrollo y la pubertad. Resultados: de manera general, las Hipótesis Etiológicas Unificadas contradicen los  principales hallazgos genéticos (que sugieren que la esquizofrenia está asociada al perfil de neurotransmisores como D-1 y la cascada Glutamato-NMDA); también, por regla general, los hallazgos genéticos se encuentran esparcidos por todo el genoma (tal como revelamos en un mapa topológico de los 3519 estudios en el asunto). La clave para este estado complejo de cosas puede estar representada por la asociación entre la perspectiva de que cada polimorfismo asociado a la esquizofrenia representa un factor de riesgo estadístico (es decir, aumentando el riesgo de inestabilidades del desarrollo), mientras que las cascadas moleculares de carácter epigenético y los factores de riesgo ambientales permanecen actuantes mediante la activación de genes en períodos críticos.

Determinación de anomalías cromosómicas y secuencias de ADN amplificadas en cáncer de mama

El cáncer de mama en Colombia, es la tercera causa de muerte en la población en general y la segunda en mujeres. En el año 2002 el 40.5% de los casos se presentaron en mujeres menores de 50 años (Pardo, et al. 2003). El cáncer de mama resulta de múltiples factores, entre los que se incluyen cambios sucesivos en el genoma de células epiteliales originalmente normales, que pueden conducir a la activación de oncogenes, inactivación de genes supresores de tumor y pérdida de función de genes reparadores de daños al ADN. Estas alteraciones pueden también ser producto de anomalías cromosómicas tales como monosomías, trisomías, translocaciones, inversiones, pérdida de material genético y amplificaciones que también afectan la expresión de genes (1) (2) (3) (4). Sin embargo, el orden de aparición de los diferentes eventos no está completamente dilucidado. En este estudio se determinaron las anomalías cromosómicas y secuencias de ADN amplificadas en pacientes con cáncer de mama, tanto en muestras de sangre periférica como de tumor de mama de 30 pacientes. En las dos líneas celulares analizadas se observó una alta frecuencia de monosomías principalmente de los cromosomas X, 6, 7, 9, 17, 19 y 22. Hay una asociación entre las monosomías de los cromosomas 17 y 22 con el estado negativo para los receptores de estrógenos y progestágenos (p=0.027, p=0.050). También se encontró asociación entre la monosomía del cromosoma 19 con edad avanzada (p=0.034), observándose formas más agresivas de la enfermedad cuando ésta estuvo presente. Las monosomías fueron características de carcinomas ductales infiltrantes de todos los grados. En los demás tipos de carcinoma su frecuencia fue más baja. En el presente estudio se encontró una asociación significativa entre algunas anomalías cromosómicas y la enfermedad, no reportadas anteriormente, como fueron algunas monosomías, fragilidades y roturas cromosómicas y cromatídicas. La alta frecuencia de fragilidades encontradas tanto en sangre periférica (fra 9q12 p=0.001 y fra 3p14 p= 0.38) como de fragilidades expresadas espontáneamente (no inducidas por el uso de reactivos específicos) en muestras de tumor de mama (fra 1p11 p= 0.001, fra 2q11 p= 0.002), pueden ser el reflejo de una alta inestabilidad cromosómica en el genoma de estos pacientes, mostrando lautilidad de los estudios de fragilidad en la determinación de individuos en alto riesgo de desarrollar cáncer de mama. En ensayos de FISH no se observaron amplificaciones de los genes ERBb2 y c-myc en los pacientes analizados. Esto concuerda con lo encontrado en la literatura en donde se ha reportado, para este tipo de tumores, una sobre expresión de la proteína sin amplificación del gen, explicada por desregulación de la expresión del gen, a su vez posiblemente debida a mutaciones en la región promotora o a alteraciones, que conducen a un aumento de la tasa de transcripción (5) (6) (7). Los resultados obtenidos, aunque preliminares, aportan nuevos marcadores cromosómicos que pueden orientar el diagnóstico, pronóstico y tratamiento de esta patología.

Paternidad extramatrimonial y las pruebas biológicas

la formulación de las leyes básicas de la herencia hasta el día de hoy las ciencias han permitido la realización de varios tipos de pruebas que permiten establecer los ligamentos antropoheredobiologicos entre un ser humano y su progenitor

El sistema financiero del siglo xxi a partir de la Ley 45 de 1990

La Ley 45 de 1990 representa un momento estelar en la historia de la legislación financiera de Colombia. Pero abarcó mucho más: reguló la actividad aseguradora, incursionó en el contrato de seguro, reguló el sistema previsional y delineó el régimen bursátil. Así mismo, anticipó lineamientos de lo que sería, un año después, la consagración de tales actividades -financiera, aseguradora, bursátil y previsional- como de rango constitucional. Este libro recoge las reflexiones de expertos sobre las diversas temáticas abordadas en dicha ley, con la visión enriquecida derivada del transcurso de 20 años, de varias legislaciones adicionales y de algunas crisis nacionales y foráneas. Escrutar en su veintenario es un ejercicio válido y oportuno, tanto más como que al haber renovado los arquetipos de la legislación precedente, sirvió además como referente de empeños de enmienda normativas de otros países de la región y de los organismos multilaterales.

Secuenciación de siguiente generación en mujeres afectadas por falla ovárica prematura no sindrómica para la identificación de nuevos genes etiológicos de la enfermedad y estudio funcional de la mutación p.thr943ile en adamts19

La infertilidad afecta en la actualidad a aproximadamente 1 de cada 7 parejas a nivel mundial. La falla ovárica prematura (FOP) es una condición común en la población femenina, afectando al 1% de mujeres menores de 40 años. La etiología de la FOP es idiopática entre el 50% y el 80% de los casos, lo que sugiere causas genéticas, epigenéticas y ambientales aún desconocidas. A pesar de los avances en las técnicas de cartografía genética y de sistematización de la técnica de Sanger, pocos genes etiológicos de FOP fueron identificados en los últimos 20 años. Este fracaso relativo se asoció principalmente a que cientos de genes, que abarcan grandes regiones del genoma, son candidatos pero la técnica de secuenciación directa sólo permite el análisis de unas 700bp en cada reacción. En el presente trabajo se empleó la secuenciación de siguiente generación (NGS) para la búsqueda de mutaciones en 70 genes candidatos que potencialmente contribuyen con el desarrollo de la patología. Se identificaron mutaciones en 3 de 12 pacientes. La paciente POF-7 presentaba una mutación no sinónima en el gen ADAMTS19 (c.2828C>T, p.Thr943Ile). La proteína ADAMTS19 se clasifica dentro de la familia ADAMTS como huérfana ya que no se ha identificado su sustrato. Mediante el sistema de doble hibrido en levaduras se buscó identificar las potenciales proteínas que interactúan con ADAMTS19. Permitió identificar, a partir de las versiones murinas, la interacción de Adamts19 y Col6a2. Para comprobar la interacción entre las proteínas ADAMTS19 y COL6A2 humanas se empleó el sistema de doble hibrido en células eucariotas. Los hallazgos no permitieron replicar los resultados obtenidos previamente. En síntesis de identificó una mutación potencialmente causal de FOP en un gen nuevo y una muy probable interacción entre ADAMTS19 y COL6A2.

Aspectes genètics de qüestions bioètiques importants en el currículum de l'ESO. 'Aspectos genéticos de cuestiones bioéticas importantes en el currículum de la ESO'.

Resumen del autor en catalán

Biología para una nueva generación. Nuevos contenidos y nuevos continentes.

Resumen de la revista

Explicación de un modelo integrador sobre la relación de causalidad entre la actividad física, la salud y el riesgo de muerte prematura.

Resumen tomado de la publicación

Genética y Deporte.

Resumen tomado de la publicación

La actualidad científica en el diseño curricular de las ciencias experimentales.

Documento conducente a conocer los problemas científicos actuales y buscar estrategias para que puedan ser objeto de estudio de aulas. Se presenta una experiencia dentro de la asignatura de Biología de COU, la carrera hacia el genoma humano. Se presentan los materiales didácticos de esta experiencia en el anexo.