L'impacte de la selecció d'enzims a la genòmica de la conservació

La urgència d'abordar la crisi mundial de biodiversitat actual ha portat al sorgiment de nous enfocaments i metodologies científiques. Una d'aquestes fronteres noves en el camp de la conservació és la genòmica, que té el potencial de posar a la llum coneixements crucials sobre els processos d'adaptació i l'evolució en organismes que no tenen el seu genoma seqüenciat. 

Els estudis de genòmica de la conservació generalment impliquen la seqüenciació de molts individus per poder identificar l'estructura genètica de les poblacions i els possibles processos d'adaptació locals. Sovint s'utilitzen tècniques basades en enzims de restricció (Reduced representation sequencing o RRS) que permeten seqüenciar una petita part del genoma sense coneixement previ del mateix, i on se suposa que les regions seqüenciades (loci) estan distribuïdes aleatòriament per tot el genoma. 

Tot i això, un recent estudi acadèmic publicat per Ainhoa López, Carlos Carreras, Marta Pascual i Cinta Pegueroles del Grup de Genètica Evolutiva, IRBio, Universitat de Barcelona, dins del grup de recerca consolidat Marine Biodiversity and Evolution (MBE), ha posat en relleu un factor que sovint passa per alt en aquestes tècniques: l'elecció dels enzims de restricció. L'estudi, titulat "Evaluating Restriction Enzyme Selection for Reduced Representation Sequencing in Conservation Genomics", explora com la selecció d'enzims de restricció pot afectar la distribució i la composició funcional dels loci genòmics obtinguts mitjançant RRS. 

Els investigadors van avaluar la distribució i composició funcional dels loci obtinguts amb la tècnica Genotyping-by-Sequencing (GBS) en estudis poblacionals a la Mediterrània, en dues espècies de peixos, Symphodus ocellatus i Symphodus tinca i dues espècies d'eriçons de mar, Paracentrotus lividus i Arbacia lixula, emprant l'enzim EcoT22I, i a ApeKI respectivament. Els resultats indiquen que hi ha un biaix a les regions exòniques o intróniques depenent de l'enzim de restricció utilitzada (les que contenen a la diana de restricció un percentatge més alt de citosines i guanines tallen més a les regions exòniques), encara que no es detecta un biaix en les funcions dels loci seqüenciats. Cal destacar que el percentatge dels loci que els investigadors van poder mapar va ser molt baix (10%) tot i haver utilitzat com a referència els genomes de les espècies filogenèticament més properes que es troben seqüenciades, Labrus bergylta en el cas dels peixos i Strongylocentrotus purpuratus en el cas dels eriçons de mar. Per demostrar el efecte dels enzims en la distribució dels loci es van generar dades in silico amb els mateixos enzims per als genomes de referència utilitzats. Aquestes simulacions van confirmar les diferències en la distribució dels loci causades per l'enzim a RRS. 

Els enzims de restricció són el pilar de les RRS de genòmica poblacional, ja que són els encarregats de tallar els fragments d'ADN (loci). Aquests resultats subratllen la necessitat de considerar amb cura l'elecció dels enzims de restricció quan es fan servir tècniques de Reduced representation sequencing (RRS), ja que determinarà la distribució dels loci seqüenciats. El baix percentatge de localització de loci a totes les espècies estudiades en relació amb els genomes de referència utilitzats posa de manifest la necessitat de disposar de genomes de referència anotats d'alta qualitat de les pròpies espècies o d'espècies filogenèticament molt properes per identificar regions candidates a la selecció als estudis genòmics de la conservació. Aquests darrers estan cada cop més disponibles gràcies a iniciatives com l'Earth Biogenome project, que amb l'objectiu de generar genomes de referència per a totes les espècies ofereix esperances de comprendre millor la intricada xarxa de la vida al nostre planeta. 

Les implicacions d'aquesta investigació són substancials, atesos els reptes actuals de la pèrdua de biodiversitat i la urgència creixent de conservar les espècies vulnerables. En donar llum sobre la influència dels enzims de restricció en els resultats genòmics, els científics poden prendre decisions més informades a l'hora de dissenyar estudis i seleccionar tècniques per a les investigacions genòmiques de conservació. L'estudi de López, Carreras, Pascual i Pegueroles constitueix una contribució valuosa per als conservacionistes d'avui i de demà. 

Font: López, A., Carreras, C., Pascual, M., & Pegueroles, C. (2023). Evaluating restriction enzyme selection for reduced representation sequencing in conservation genomics. Molecular Ecology Resources.