Análisis bioinformático del genoma y proteoma humano en diferentes subtipos celulares que conforman el corazón

Abstract

Debido a la prevalencia y a las significativas tasas de mortalidad de las enfermedades cardíacas, es necesaria una caracterización molecular y celular detallada de la estructura del corazón humano. A partir de los avances recientes en la tecnología de secuenciación de ARN unicelular (scRNA-seq) se ha logrado identificar el transcriptoma de células individuales del corazón humano, permitiendo así su clasificación utilizando sus características moleculares. En tal virtud, esta investigación tiene como finalidad analizar el proteoma y genoma humano del corazón; para ello, se realizó un análisis in silico de datos de scRNA-seq de corazón humano con fisiología normal. En primer lugar, utilizando la base de datos Single Cell Portal, se determinaron los genes que se encuentran sobre expresados en los 17 subtipos celulares cardiacos caracterizados por Tucker et.al. Posteriormente, se realizó una red de interacción de proteínas, utilizando todos los genes sobre expresados identificados inicialmente, donde además se determinó el grado de centralidad. Finalmente, para conocer la función de los genes en estudio se realizó un análisis de ontología génica. Como resultado se reconocieron en total 804 genes sobre expresados en el corazón humano. En la red de interacción de proteínas, se determinaron cinco proteínas con mayor grado de centralidad: PI3KR1, ATG7, FN1, EGFR, y ACTN2, relacionadas con el metabolismo energético, autofagia y estructura muscular del corazón. Finalmente, los 804 genes identificados con sobre expresión mostraron que los procesos bilógicos relevantes en el corazón están relacionados con el uso de la actina para modelamiento del citoesqueleto y contracción de fibras musculares y adhesión celular. Además, se identificaron cinco rutas metabólicas más relevantes: AMPK, adrenérgica, cGMP-PKG, PI3K-Akt y apelina, donde se encuentran involucrados los genes en estudio. Finalmente, con este estudio se determinó la relevancia biológica que tienen los genes sobre expresados en los procesos metabólicos del corazón y su regulación, los que seguramente obedecen a la necesidad de grandes cantidades de energía que requiere el corazón para mantener la función contráctil.