David C. Schwartz. Biofísica y ciencias genómicas. Biophys J. 2019; 117(11): 2047–2053. Department of Chemistry, Laboratory of Genetics, Laboratory for Molecular and Computational Genomics, University of Wisconsin-Madison, Madison Wisconsin
Resumen (ChatGPT)
El artículo explora la interacción entre la biofísica y las ciencias genómicas, destacando cómo los métodos y conceptos biofísicos pueden mejorar nuestra comprensión de la estructura y función genómicas. Destaca la importancia de este enfoque interdisciplinario para abordar cuestiones biológicas complejas y hacer avanzar la investigación genómica.
1. Introducción a la biofísica en genómica: La introducción describe los conceptos fundamentales de la biofísica, incluidos los principios de la física aplicados a los sistemas biológicos. Se analiza la evolución de las ciencias genómicas y la importancia de las técnicas biofísicas para desentrañar las complejidades del ADN y las proteínas.
2. Estructura y dinámica de los ácidos nucleicos: Una parte importante del artículo se centra en los aspectos estructurales de los ácidos nucleicos, como el ADN y el ARN. Se analizan técnicas como la cristalografía de rayos X y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) que han permitido dilucidar las estructuras tridimensionales de estas moléculas. También se analiza la dinámica de los ácidos nucleicos, incluido su plegamiento e interacción con las proteínas, lo que ilustra cómo la biofísica ayuda a comprender estos procesos a nivel molecular.
3. Plegamiento e interacciones de proteínas: Se destaca el papel de la biofísica en el estudio del plegamiento y las interacciones de proteínas. El artículo analiza los paisajes energéticos asociados con el plegamiento de proteínas, haciendo hincapié en el uso de modelos computacionales para predecir las vías de plegamiento. También examina cómo las técnicas biofísicas, como la espectroscopia de fuerza de moléculas individuales, contribuyen a nuestra comprensión de las interacciones de proteínas y los cambios conformacionales.
4. Técnicas biofísicas en la investigación genómica: El artículo examina diversas técnicas biofísicas que han resultado fundamentales en la investigación genómica, entre ellas la transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET), la microscopía de fuerza atómica (AFM) y la espectrometría de masas. Las aplicaciones de cada técnica en el estudio de las interacciones y dinámicas moleculares se ilustran con ejemplos específicos, mostrando su importancia para revelar información sobre los procesos genómicos.
5. Tecnologías de secuenciación genómica: Se analizan los avances en las tecnologías de secuenciación genómica, con énfasis en cómo los principios biofísicos sustentan estas innovaciones. El artículo analiza los métodos de secuenciación de próxima generación y su dependencia de las técnicas biofísicas para mejorar la precisión y el rendimiento. Destaca el impacto de estas tecnologías en la medicina personalizada y la investigación genética.
6. Integración de datos y biofísica computacional: Se explora la integración de datos biofísicos con métodos computacionales como un medio para modelar y predecir el comportamiento biológico. El artículo destaca la importancia de la bioinformática en la gestión de grandes conjuntos de datos generados por estudios genómicos. Se analiza cómo las simulaciones y los modelos ayudan a cerrar la brecha entre los datos experimentales y la función biológica.
7. Futuras orientaciones: Para concluir, el artículo reflexiona sobre el futuro de la biofísica en las ciencias genómicas. Destaca la necesidad de una colaboración continua entre biofísicos y científicos genómicos para abordar los nuevos desafíos en biología. Se sugieren posibles aplicaciones futuras, como el estudio de las modificaciones epigenéticas y sus implicaciones biofísicas, como áreas maduras para la exploración.
Conclusión: La conclusión reitera el papel transformador de la biofísica en el avance de nuestra comprensión de las ciencias genómicas. Exige un enfoque multidisciplinario para aprovechar al máximo el potencial de las técnicas biofísicas para dilucidar los sistemas biológicos complejos y sus implicaciones para la salud y la enfermedad.
Texto principal
....." Si consideramos que las ciencias genómicas son la creación o el análisis de grandes conjuntos de datos para la investigación biológica o genética (una definición personal y vaga), es evidente que el pensamiento biofísico ha proporcionado el caldero para un nivel notable de invención e innovación en las ciencias genómicas. Ahora está a punto de integrarse sin problemas en la moneda científica común que sustenta la mayor parte de la investigación biológica y genética. Aunque un factor importante que diferencia la biofísica de las ciencias genómicas es el tamaño y el tipo de conjuntos de datos, fue el pensamiento biofísico el que dio derecho a los genómicos a hacer descubrimientos utilizando grandes conjuntos de datos a través de avances en la medición y manipulación molecular.
Estos avances incluyeron desarrollos en enfoques de moléculas individuales, técnicas avanzadas de microscopía, modalidades de etiquetado molecular y fluídica. Estos, a su vez, sentaron las bases para sistemas capaces de adquisición rutinaria de datos de secuencias genómicas, perfiles transcripcionales y la capacidad de medir estados de cromatina a gran escala. Nuevos enfoques estadísticos y computacionales ayudaron a construir e interpretar grandes conjuntos de datos tanto para investigaciones basadas en hipótesis como, de una manera un tanto innovadora, para hacer que la investigación basada en descubrimientos sea rutinaria y mucho más efectiva.
El objetivo de esta Perspectiva Biofísica es seguir el camino que ha seguido la biofísica para realizar mediciones a gran escala (conjuntos de datos) y cómo estos conjuntos de datos genómicos están abriendo ahora nuevas direcciones para las investigaciones biofísicas. En esta Perspectiva Biofísica, espero transmitir una sensación de fluidez intelectual que intente vislumbrar el futuro de nuevas vías de investigación biofísica que probablemente desempeñen un papel importante para explicar de forma exhaustiva los sistemas biológicos y genéticos de formas de alta dimensión. En ese momento, las ciencias genómicas y la biofísica se convertirán en una sola......
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Nueva presentación el 20 de Octubre.
Cordiales saludos.
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina
