Descripción general
Los navegadores genómicos son herramientas de visualización especializadas que muestran secuencias genómicas junto con anotaciones alineadas y datos experimentales. Organizan la información según coordenadas cromosómicas, presentando múltiples pistas de datos en un diseño apilado y desplazable. Los usuarios pueden hacer zoom desde la vista de cromosoma completo hasta nucleótidos individuales, inspeccionar modelos genéticos con estructuras exón-intrón y superponer señales experimentales, como la cobertura de lectura de experimentos de secuenciación. Tanto los navegadores genómicos basados en la web como los de escritorio se utilizan ampliamente en la investigación y la genómica clínica.
Conceptos clave
Las pistas de datos son la unidad organizativa fundamental. Cada pista representa un tipo de datos distinto: anotaciones genéticas, elementos repetidos, puntuaciones de conservación de secuencia, picos de ChIP-seq o cobertura de RNA-seq. Los sistemas de coordenadas utilizan genomas de referencia específicos del ensamblaje (p. ej., GRCh38 para humanos) para garantizar un posicionamiento consistente. Zoom semántico cambia el nivel de detalle que se muestra a medida que el usuario se desplaza por los niveles de escala: con un zoom bajo, solo aparecen bandas de cromosomas; con el zoom máximo, las bases individuales se vuelven visibles. Los navegadores populares incluyen UCSC Genome Browser, Ensembl, IGV (Integrative Genomics Viewer) y JBrowse.
Aplicaciones
Los navegadores de genoma son indispensables para interpretar experimentos de secuenciación. Los investigadores los utilizan para examinar variantes obtenidas de proyectos de secuenciación de ADN, visualizar uniones de empalme y niveles de expresión en datos de secuenciación de próxima generación y superponer pistas de ChIP-seq y ATAC-seq para estudiar regulación genética y epigenética. En el diagnóstico clínico, los exploradores de genoma ayudan a validar variantes patógenas candidatas al revelar su contexto genómico y su conservación.
Protocolo práctico
Para visualizar los picos de ChIP-seq en UCSC Genome Browser, comience en genome.ucsc.edu. Seleccione el ensamblaje humano (por ejemplo, GRCh38/hg38) en el menú desplegable e introduzca un nombre de gen o una coordenada genómica (por ejemplo, chr1:10.000.000-12.000.000) en la barra de búsqueda. El navegador muestra la secuencia de referencia con anotaciones genéticas de RefSeq y GENCODE, elementos repetidos de RepeatMasker y puntuaciones de conservación de la alineación Multiz de 100 vertebrados. Para cargar datos ChIP-seq personalizados como una pista, haga clic en “Mis datos” > “Pistas personalizadas” y pegue los datos en formato BED o BigWig (por ejemplo, un archivo de llamadas pico de MACS2). La pista personalizada aparece como una nueva fila en la que se puede hacer clic para obtener información detallada. Para IGV (Visor Integrativo de Genómica), descargue la aplicación de escritorio desde igv.org y cargue un genoma de referencia a través de Genomas > Cargar genoma desde el servidor. Utilice Archivo > Cargar desde archivo o URL para cargar archivos de alineación BAM, pistas de cobertura BigWig o archivos variantes VCF. Para un ejemplo práctico, un investigador que estudia el regulador transcripcional MYC: (1) descargaría los picos de MYC ChIP-seq de ENCODE como un archivo BED, (2) los cargaría en IGV junto con los datos de cobertura de RNA-seq de la misma línea celular, (3) navegaría hasta un gen diana de MYC conocido como NCL, y (4) observaría un pico agudo de MYC en el promotor que coincide con una alta densidad de lectura de RNA-seq, lo que confirma que la unión de MYC se correlaciona con la activación transcripción. La capacidad de ampliar la resolución de un solo nucleótido revela el motivo de unión exacto dentro de la cima del pico, vinculando la señal ChIP-seq con la regulación a nivel de secuencia.
