1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL INFORME DE LA PRÁCTICA 1 “ELABORACIÓN DE DENDROGRAMAS A PARTIR DE ARTÍCULOS CIENTÍFICOS UTILIZANDO EL PROGRAMA BIOINFORMÁTICO MEGA DNA ” DOCENTE: Blgo. Soto Gonzales, Hebert Hernan CURSO: BIOTECNOLOGÍA CICLO: VII PRESENTADO POR: Arocutipa Ticona, Miriam Elizabeth Mamani Alvarez, Olenka Fiorella Sosa Pino, Flavia Andreina Tavara Lira, Mayra Geraldine 29 de Abril del 2023 ILO - MOQUEGUA

2. ÍNDICE RESUMEN 1. INTRODUCCIÓN 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo general 2.2. Objetivo específico 3. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1. Materiales 3.2. Procedimiento 4. MARCO TEÓRICO 4.1.Árbol filogenético 4.2 Alineamiento de Secuencias de ADN 4.3 Software de MEGA X 4.4 MEGA DNA 5. RESULTADOS 6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS 7. CONCLUSIONES 8. RECOMENDACIONES 9. CUESTIONARIO 10. BIBLIOGRAFÍA 11. ANEXOS 2 3 4 4 4 5 5 5 10 10 11 11 11 11 12 12 13 13 15 16

3. RESUMEN Actualmente la ciencia ha avanzado mucho desde nuestros ancestros y con las demás expresiones de vida, desde los animales hasta las células pequeñas y gracias a ello y con el transcurso de la vida podemos realizar un árbol filogenético. La Bioinformática ha demostrado obtener mejoras en la investigación en áreas,los biólogos usan programas para alinear secuencias y crear estructuras, que son de importancia para analizar los resultados dados por dichos programas de software. Como sabemos hay varios métodos diferentes para la secuenciación del ADN, cada uno con sus propias características, y el desarrollo de otros métodos es un área activa de investigación en materia de genética. En el presente informe se realizó un árbol filogenético con el software MEGA DNA para ello se proporcionó un artículo el cual lleva como tema Biodegradación del explosivo tetranitrato de pentaeritritol (PETN)

4. 1. INTRODUCCIÓN El presente informe tiene como objetivo presentar el análisis de los resultados obtenidos a partir de la elaboración de Dendrogramas dados por artículos científicos, tales como “Biodegradación de fenol en aguas tratadas de la industria petrolera para re-uso en cultivos agrícolas por Sergio Pardo Diaz” y de la aplicación de programas bioinformáticos como el MEGA DNA. El estudio elegido está hecho por la ecotoxicidad que traen los fenoles y sus compuestos relacionados ya que interfieren con el equilibrio del ecosistema y llegan a afectar las vías bio-geoquímicas de la materia orgánica y en el reciclaje de nutrientes. Es por eso que para evitar opciones de altos costos y producción de otros compuestos tóxicos, se prefiere elegir una mejor alternativa como la biorremediación de acuerdo a sus propiedades se ha considerado como herramienta importante para aislar y caracterizar bacterias con potencial degradador de fenol y evaluar su capacidad de degradación en aguas residuales tratadas de la explotación de petróleo para re-uso en cultivos agrícolas. Tal es el motivo, que debido al estudio manejado se procedió a realizar un análisis filogenético basado en las secuencias de las cepas degradadoras de fenol y especies relacionadas. Así que, como parte del desarrollo y construcción del árbol se dio uso de programas bioinformáticos como el MEGA DNA. La bioinformática como disciplina usa tecnologías de la información para captar, organizar, analizar y aportar información biológica con el propósito de responder dudas complejas en biología. Sin embargo, guarda su objetivo final que consiste en utilizar aquella información para desarrollar nuevas formas o técnicas de tratar, curar y prevenir los impactos que afligen a la sociedad, medio ambiente y economía. En resumen, se elaboró y obtuvo el alineamiento de las muestras insertadas en el MEGA DNA para luego formar el Árbol Filogenético y observar las similitudes y diferentes rasgos donde se puede ver a las especies relacionadas con otros genes de tipos bacterias. 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivo general ● Realizar la construcción del árbol filogenético con el programa MEGA DNA

5. 2.2. Objetivo específico Conocer el software y sus aplicaciones en biotecnología ambiental ● Elaborar un árbol filogenético ● ● Realizar el alineamiento de secuencias de ADN 3. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1. Materiales ● Una laptop ● Software MEGA DNA ● Página de NCBI ● Archivos de carpeta 3.2. Procedimiento ● Primeramente, ingresamos al programa MEGA X, luego hacemos clic en ALING.

6. ● Donde luego se hace otro clic en QUERY DALABANKS Al abrir nos saldrá una pagina de HOME -NUCLEOTIDE ● Una vez seleccionado hacer clic en la primera muestra

7. ● Hacer clic en T Add Alignmet ● Una vez obtenido la muestra hacer clic en la flecha para regresar a la página principal ● Una vez que nos salga una opción hacer clic en OK , donde nos abre una página de MIX de genes : Aliganment Explorer

8. ● Las muestras finales

9. ● Ir a la página principal de MEGA X ● Clic en PHYLOGENY ● Dar otro clic en CONSTRUCT/TES UPGMA TREE ● Dar clic en OK

10. ● Donde se obtuvo el ÁRBOL FILOGENÉTICO 4. MARCO TEÓRICO 4.1.Árbol filogenético Los árboles filogenéticos son diagramas que representan las relaciones evolutivas entre organismos.En un árbol filogenético, las especies o grupos de interés se encuentran en los extremos de las líneas a las que consideramos las ramas del árbol. Por ejemplo, el árbol filogenético siguiente representa las relaciones entre cinco especies A, B, C, D y E, las cuales se ubican en las puntas de las ramas: En cada punto de ramificación se encuentra el ancestro común más reciente de todos los grupos que descienden de esa ramificación.

11. 4.2 Alineamiento de Secuencias de ADN Las secuencias de ADN y proteína definen la función de las proteínas en los seres vivos. Cuando más similares sean dos secuencias más similares tenderán a ser las funciones de las proteínas codificadas por ellas. Las secuencias de un mismo gen en un conjunto de especies serán más distintas cuanto más alejadas filogenéticamente están las especies comparadas. Normalmente dos secuencias tienen una alta similitud porque son homólogas, es decir comparten un ancestro común. 4.3 Software de MEGA X Es un software informático para realizar análisis estadísticos de la evolución molecular y para construir árboles filogenéticos además Implementa muchos métodos analíticos y herramientas para filogenómica y filo-medicina. se ha actualizado para utilizar múltiples núcleos informáticos para muchos análisis evolutivos moleculares 4.4 MEGA DNA Mega DNA es un software de computadora que tiene algoritmos computacionales rápidos y métodos estadísticos utiles.La secuenciación de genomas está generando grandes cantidades de datos de secuencias de ADN de una amplia gama de organismos . 5. RESULTADOS Como resultados, obtenemos el árbol filogenético sobre los hongos o bacterias y como estos presentan un grado de resistencia frente a los metales pesados que encontramos dentro de la naturaleza, y gracias a la aplicación MEGA DNA que fue muy útil, nos ayudó a la elaboración de dicho árbol. Un árbol filogenético es un diagrama que representa las relaciones evolutivas entre organismos. Los árboles filogenéticos son hipótesis, no hechos definitivos. El patrón de ramificación en un árbol filogenético refleja cómo las especies u otros grupos evolucionaron a partir de una serie de ancestros comunes.

12. El MEGA ADN es una herramienta integrada para la alineación de secuencias automática y manual, la inferencia de árboles filogenéticos, la extracción de bases de datos basadas en la web, la estimación de tasas de evolución molecular y la prueba de hipótesis evolutivas. Por ello, el resultado que obtuvimos en la práctica realizada en clase a base de los datos que nos asignaron en clase,, fue el siguiente: Árbol filogenético obtenido en clase.

13. 6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Con respecto a la práctica realizada, el porcentaje de relación entre lo establecido en el pdf de estudio y lo que el grupo realizó será de 60 a 70%, esto se hace notar que no existe relación con los nombres de cepas de hongos o bacterias en algunos casos. Esto podría ser debido a distintas razones como las cuáles sería que el software no reconoce los nombres, actualización de los nombres de las cepas o también podría ser el caso de que es la denominación de una subpoblación y la cual está dentro de ella. Este estudio la cual se enfoca el grado de tolerancia a metales pesados de hongos y bacterias aisladas de suelo, esto referente a un suelo contaminado por dichos metales pesados los cuales se ven con respecto a distintos parámetros indispensables como el nivel de plomo, cobre, níquel, zinc, entre otros metales; así como también a pH, materia orgánica, conductividad eléctrica, nitrógeno total, fósforo y potasio. Existen distintas maneras para poder actuar frente a ello, en este caso fue la biorremediación, identificando las especies de cepas tanto de hongos como de bacterias para un buen conocimiento y el actuar luego de ello. 7. CONCLUSIONES Podemos concluir que la tecnología es hoy en día una herramienta indispensable para el estudio y facilitación de elaboración de secuencias genéticas. El empleo de softwares como el utilizado en el presente trabajo, que es Mega DNA, hicieron que pudiéramos plasmar los genes en un solo árbol filogenético, para poder simplificar un determinado organismo, como el caso del artículo previamente seleccionado y estudiado, donde se hizo la creación de arbol filogenético. El programa presentado MEGA DNA permitió analizar secuencias ADN en base al Gen 16S de manera rápida y precisa, de tal manera realizando el alineamiento respectivo de las secuencias, construyendo un árbol filogenético el cual se basa en sus similitudes de genes y su evolución molecular. 8. RECOMENDACIONES - Tener paciencia con el software ya que para obtener el resultado de lo buscado podría tener un tiempo de espera, así mismo si es que el resultado no aparece podemos seguir intentando y si es que luego de intentar no aparece podemos pasar al siguiente pero siempre tomando en cuenta de que el resultado en dicha rama no apareció.

14. - Prestar mucha atención al momento de contar ya con el resultado debido a que algunos presentan nombres parecidos con los cuales pueden generar confusión. - No preocuparse si es que los resultados llegan a salir lo mismo, esto podría ser que tengan relación en que pertenezcan a una subfamilia, si es que se está seguro lo de lo que colocó en el buscador era el correcto pues no tendría que preocuparse. 9. CUESTIONARIO ¿Qué es el programa MEGA DNA, puede ser aplicado en ingeniería ambiental? El software Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) es una aplicación de escritorio diseñada para el análisis comparativo de secuencias de genes homólogos de familias multigénicas o de diferentes especies con un énfasis especial en inferir relaciones evolutivas y patrones de evolución de proteínas y ADN. Además de las herramientas para el análisis estadístico de datos, MEGA proporciona muchas facilidades convenientes para el ensamblaje de conjuntos de datos de secuencias a partir de archivos o repositorios basados en la web, e incluye herramientas para la presentación visual de los resultados obtenidos en forma de árboles filogenéticos interactivos y matrices de distancias evolutivas. Un paquete de programas informáticos llamado MEGA para estimar distancias evolutivas, reconstruir árboles filogenéticos y calcular cantidades estadísticas básicas a partir de datos moleculares. Además, MEGA calcula cantidades estadísticas como frecuencias de nucleótidos y aminoácidos, sesgos de transición/transversión, frecuencias de codones (tablas de uso de codones), y el número de sitios variables en segmentos específicos en secuencias de nucleótidos y aminoácidos. Menciones 05 aplicaciones. ● Identificar y clasificar varios microorganismos, incluidas las bacterias. ● La conservación de especies, el análisis filogenético puede predecir qué especies se están extinguiendo y, por lo tanto, deben cuidarse. ● Identificar los mecanismos (transferencia horizontal de genes) responsables de la rápida adaptación de patógenos en un microambiente huésped en constante cambio. ● La epidemiología. ● La predicción de la estructura y la función de las proteínas y la predicción de la función de los genes.

15. ¿Para qué sirve el MUSCULO del programa MEGA DNA? Comparación de Secuencia Múltiple por Log-Expectativa, Muscle tiene un algoritmo de puntuación que decide si mantener o no cada posible nueva alineación. Utiliza dos medidas de distancia para un par de secuencias : una distancia kmer (para un par no alineado) y la distancia Kimura (para un par alineado). Un kmer es una subsecuencia contigua de longitud k, también conocida como palabra o k-tupla. Las secuencias relacionadas tienden a tener más kmers en común de lo esperado por casualidad. ¿Qué es un dendograma o árbol filogenético? Un dendrograma es un tipo de diagrama de árbol que muestra un agrupamiento jerárquico: relaciones entre conjuntos de datos similares. Los árboles filogenéticos son herramientas importantes para organizar el conocimiento de la diversidad biológica y comunican relaciones evolutivas hipotéticas entre grupos anidados de taxones (grupos monofiléticos) que se sustentan en rasgos compartidos conocidos como sinapomorfias ( Novick y Catley, 2007 ). Los árboles filogenéticos son un tipo de diagrama esquemático que ilustra conceptos abstractos en lugar de apariencias de objetos (diagramas icónicos) o relaciones cuantitativas (tablas y gráficos). Debido a esta naturaleza abstracta, los diagramas esquemáticos se utilizan para describir procesos que son difíciles de observar, cómo la evolución, y se rigen por convenciones aprendidas para la interpretación. Mostrar panel lateral Los dos estilos de árboles filogenéticos más comunes con patrones de ramificación equivalentes y relación taxonómica: (a) diagonal y (b) estilo de paréntesis

16. Dibuje a mano la estructura del ADN: 10. BIBLIOGRAFÍA ● Muñoz-Silva, L., Olivera-Gonzales, P., Santillán Torres, M., & Tamariz-Angeles, C. (2019). Microorganismos tolerantes a metales pesados del pasivo minero Santa Rosa, Jangas (Perú). Revista peruana de biología, 26(1), 109-118. ● Edgar, R. C. (2004). MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput. Nucleic Acids Research, 32(5), 1792-1797. https://doi.org/10.1093/nar/gkh340 ● Kumar, S., Nei, M., Dudley, J. T., & Tamura, K. (2008). MEGA: A biologist-centric software for evolutionary analysis of DNA and protein sequences. Briefings in Bioinformatics, 9(4), 299-306. https://doi.org/10.1093/bib/bbn017 ● Phylogenetic Trees and Monophyletic Groups | Learn Science at Scitable. (s. f.). https://www.nature.com/scitable/topicpage/reading-a-phylogenetic-tree-the-meaning- of-41956/#:~:text=Phylogenies%20are%20useful%20for%20organizing,events%20th at%20occurred%20during%20evolution.

17. 11. ANEXOS Imagen: software MEGA DNA Imagen: software BioEDIT