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Charla de metagenomica

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Más vídeos de la colección en el siguiente link: http://bit.ly/1tE7mW8 GENÉTICA FORENSE: CSI MADE IN SPAIN Ángel Carracedo Álvarez GENÉTICA PARA LEGOS 2014 Ciclo de conferencias sobre la Genética y sus Aplicaciones. Universidad Miguel Hernández de Elche. 16 de Diciembre de 2014. web: http://genetics.umh.es/web/?news=genetica-para-legos-2014

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Metagenómica: conceptos generales

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Otro enlace sobre metagenómica

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Silvia Alguacil Martín - EEZ-CSIC El ADN es la molécula que contiene toda la información que determina cuáles van a ser las funciones y la finalidad de una célula dentro de un organismo multicelular o esa célula como tal de forma independiente cuando se trata de organismos unicelulares.

Francisco Rodríguez Valera investigador del grupo de Genómica Evolutiva de la Universidad Miguel Hernández, San Juan de Alicante, ha impartido una charla en la Estación Experimental del Zaidín (EEZ), centro perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), donde ha manifestado la posibilidad de secuenciar directamente los genomas de microbios sin necesidad de cultivarlos. Este hecho abre posibilidades nuevas que suponen un cambio de rumbo en la Microbiología.

"Desde que los grandes pioneros de esta ciencia sentaran las bases del cultivo puro nunca un cambio tecnológico había abierto tantas posibilidades. Por primera los investigadores pueden profundizar en el conocimiento del 99% de los microbios que son difícilmente cultivables" según ha declarado Francisco Rodríguez.

El grupo de investigación de Francisco está dedicado explorar la diversidad bacteriana en ambientes naturales, especialmente los ambientes acuáticos marinos, como el propio mar, lagunas costeras y ambientes hipersalinos derivados de la evaporación del agua de mar.

Para llevar a cabo este estudio, estos investigadores se valen del uso de marcadores moleculares de identidad, tales como el gen del ARN ribosomal amplificado por técnicas de PCR de muestras naturales. La PCR o reacción en cadena de la polimerasa permite obtener una gran cantidad de copias de un gen, en este caso del gen del ARN ribosomal, así estos científicos consiguen amplificar la cantidad de ADN para posteriormente identificar si existen copias similares en otros microorganismos.

Lo realmente interesante de este estudio es que el hecho de obtener la secuencia de una gran cantidad de microorganismos principalmente de medios no impactados por los humanos. Así se puede lograr estudiar y almacenar el ADN de estos microorganismos en bibliotecas de ADN donde está toda la información genética constituyendo una reserva genética de gran interés.

"Ahora usamos sobre todo metagenómica como la estrategia para el estudio de los ambientes marinos y costeros hipersalinos. Esta estrategia tendrá sin duda un impacto profundo en el estudio de la diversidad de procariotas, las perspectivas del medio ambiente y la población", afirma este investigador.

Estos investigadores también están interesados en estudiar cómo la diversidad se mantiene y se genera en las poblaciones de bacterias y cómo cambian con el tiempo. Esta dimensión de la evolución de una población de microorganismos es muy importante y en gran parte está inexplorada. La estructura de la diversidad es un problema extraordinariamente complejo, pero es esencial para comprender y predecir otros temas de importancia primordial, como la propagación de la resistencia a los antibióticos o la aparición de nuevas infecciones bacterianas mortales.
Banco de ADN
La metagenómica persigue obtener secuencias del genoma de los diferentes microorganismos, bacterias en este caso, que componen una comunidad, extrayendo y analizando su ADN de forma global. Este ADN del metagenoma representa a todos los genomas de las bacterias que conforman la población.

El procedimiento empleado actualmente, consiste en aislar el material genético, manipularlo para finalmente construir genotecas de ADN donde quedará almacenada toda la información genética obtenida.

Para poder aislar el ADN, la muestra a emplear debe ser representativa de la comunidad bacteriana. Las células de los microorganismos se rompen mediante el empleo de métodos físicos o químicos. Una vez que el ADN de dichas células se encuentra libre, se debe separar del resto de la muestra.

Una vez aislado, hay que manipular este ADN genómico que es relativamente grande. Se debe cortar en fragmentos más pequeños mediante el empleo de unas enzimas conocidas como endonucleasas de restricción. Posteriormente, los fragmentos se ligan a los vectores.

Estos vectores, que portan los fragmentos de ADN metagenómico, se introducen en organismos de fácil cultivo y expresión. Esto permite que el ADN de las bacterias que no crecerían o lo harían con dificultad en las condiciones del laboratorio, pueda expresarse y ser estudiado. Las células transformadas se hacen crecer sobre medios selectivos, de forma que sólo las células portadoras de los vectores puedan crecer.

Se consigue así la construcción de librerías metagenómicas donde se encuentra almacenada una gran cantidad de información genética de gran interés.

Así pues, los análisis de metagenómica de comunidades complejas ofrecen la oportunidad de examinar de una manera integral cómo responden los ecosistemas a las perturbaciones ambientales.

La metagenómica se convierte así en una herramienta útil para acceder a la elevada biodiversidad de las muestras ambientales. La propiedad más valiosa de la metagenómica es la de proporcionar la capacidad de caracterizar de forma eficaz la diversidad genética presente en dichas muestras, obviando las dificultades encontradas en el cultivo en laboratorio de determinados microorganismos. La información que proporcionen las librerías metagenómicas enriquecerá el conocimiento y, por tanto, las aplicaciones prácticas en campos como la industria, la investigación terapéutica o la sostenibilidad del medio ambiente.

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Metagenómica, la microbiología del futuro

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Silvia Alguacil Martín - EEZ-CSIC El ADN es la molécula que contiene toda la información que determina cuáles van a ser las funciones y la finalidad de una célula dentro de un organismo multicelular o esa célula como tal de forma independiente cuando se trata de organismos unicelulares.

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Metagenomica forense

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No es sólo nuestro genoma lo que nos hace únicos. El perfil genómico de las bacterias que pasan de nuestros dedos a los objetos que tocamos-un teclado de ordenador, por ejemplo-también proporciona una "huella" que podría utilizarse para propósitos forenses, según un grupo de investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder.

Noah Fierer, Rob Knight y sus colegas lograron recuperar bacterias de los teclados de tres individuos y secuenciaron grandes cantidades de genoma bacteriano de una vez.

Los investigadores extrajeron el ADN bacteriano a partir de numerosas muestras tomadas a partir de tres teclados y secuenciaron más de 1.400 copias del gen ribosomático bacteriano de cada una de las muestras para identificar la especie individual de bacteria que contenía cada muestra, descubriendo así que podían relacionar a los tres individuos con los teclados que utilizaron. Después tomaron muestras de los ratones de ordenador de nueve personas distintas. Cuando compararon las bacterias encontradas en las muestras con una base de datos de comunidades microbianas encontradas en 270 manos de personas que nunca habían tocado ninguno de los ratones de ordenador, los investigadores descubrieron que las bacterias en el ratón de cada persona eran más similares a las de su mano que a las muestras en la base de datos. Hasta ahora, según señala Fierer, la técnica es extremadamente preliminar, pero algún día podría ser tan precisa como las técnicas de ADN o el análisis de huellas, afirma.

La idea de usar una "firma" microbiana para identificar a individuos no es algo nuevo, afirma David Relman, profesor de medicina, así como de microbiología e inmunología en la Universidad de Stanford. Durante décadas, los investigadores se han preguntado si podría ser posible identificar a individuos basándose en, digamos, las cepas únicas de Escherichia coli en sus intestinos. Hasta hace poco, no obstante, "todas las ideas que permanecían flotando en el aire no podían ser realmente exploradas de forma realmente detallada y metódica," señala Relman.

Durante los últimos años, la tecnología de secuenciación, cada vez más rápida y económica, ha pavimentado el camino para que se den estudios extensos acerca de las varias comunidades microbianas en el cuerpo humano, y los investigadores han desarrollado unos "códigos de barras" de ADN-pequeñas tiras de ADN característico-que les permiten identificar fácilmente las especies de bacterias.

"Hace tres años, literalmente esto era algo que no se podía hacer," afirma Lance Price, director del Centro de Metagenómica y Salud Humana en el Instituto de Investigación de Genómica Translacional de Arizona.

Un puñado de estudios recientes dentro del Proyecto del Microbioma Humano, entre los que se incluye uno de los mismos investigadores, han demostrado que la composición de los microbios en la piel de distintos individuos, e incluso aquellos encontrados en distintas partes del cuerpo de la misma persona, varían de forma consistente. El estudio actual muestra que "incluso el residuo de microbiota mantiene las características de la individualidad," afirma Relman. Como técnica forense, señala, "estamos en un punto demasiado inicial para su aplicación, pero algún día podría ser lo suficientemente robusta."

El método, cuando se desarrolle más plenamente, podría en potencia proporcionar información en aquellas situaciones donde las técnicas forenses no sean suficientes, afirma Martin Blaser, profesor de medicina y microbiología en la Universidad de Nueva York. "Sólo con tomar una muestra de la piel, obtienes al menos 100 veces más ADN microbiano que ADN humano," afirma, por lo que una menor cantidad de material podría dar a los investigadores una señal más fuerte.

Blaser también señala que las huellas no se pueden leer de forma precisa si están difuminadas, mientras que una misma huella difuminada podría contener la suficiente cantidad de microbios para ser analizada. "El microbioma nos representa-es simplemente otra forma de huella dactilar, de igual modo que el ADN genómico nos representa a nosotros," señala Blaser, que escribió un comentario acompañando al estudio, ambos publicados en The Proceedings of the National Academy of Sciences.

Hasta ahora, no obstante, quedan por responder muchas preguntas sobre la precisión que puede alcanzar la técnica. "Hicimos estos estudios como prueba de concepto," afirma Fierer. "Ahora tenemos que realizar el trabajo más duro."

No está claro si la firma microbiana individual podría extraerse si otra persona toca el objeto que se esté usando como muestra. Otra cuestión reside en saber la verdadera estabilidad del microbioma individual. Los antibióticos, por ejemplo, cambian el perfil bacteriano de los individuos, aunque nadie sabe por cuánto tiempo. Un paso clave para desarrollar el nivel necesario de confianza, afirma Fierer, consistirá en expandir la base de datos de la comunidades microbianas encontradas en las manos del individuo. Ser capaces de comparar un perfil con un gran número de perfiles distintos proporcionará una línea basal de la que extraer los elementos verdaderamente individuales.

Sin embargo, señala Relman, "la verdadera razón que hace que sea más complejo también le proporciona un valor que el ADN nunca tendrá." Por ejemplo, afirma, la microbiota de una persona puede revelar no sólo su identidad-también puede proporcionar pistas sobre lo que esa persona suele comer, por ejemplo, o dónde trabaja o vive, por lo que los investigadores podrían determinar cómo dependen de esos factores los tipos de microbios encontrados en el cuerpo.

"Creo que este es el comienzo del proceso," afirma Relman. "Pero vamos a necesitar muchas más fuentes de la variación antes de poder identificar al componente individual."

Fuente: www.technologyreview.com

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Bacterias usadas como huellas dactilares: una herramienta forense prometedora

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No es sólo nuestro genoma lo que nos hace únicos. El perfil genómico de las bacterias que pasan de nuestros dedos a los objetos que tocamos-un teclado de ordenador, por ejemplo-también proporciona una "huella" que podría utilizarse para propósitos forenses, según un grupo de investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder.

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Metagenómica 2

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Esta presentación explica qué es la metagenómica además de una breve descripción sobre las herramientas necesarias para llevar a cabo un proyecto del metagenoma de un ambiente particular.

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Metagenómica

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Metagenómica secuenciando lo desconocido

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Análisis filogenético y funcional de las comunidades microbianas

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Victoria Bravo/Análisis filogenético y funcional de las comunidades microbianas

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Victoria Bravo/Análisis filogenético y funcional de las comunidades microbianas

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Curso muy interesante y completo

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Angustias Márquez/ enlace interés Metagenómica

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Angustias Márquez/ enlace interés Metagenómica

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Aplicaciones del Microbioma - Era7 Bioinformatics

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Los estudios de metagenómica son increíblemente útiles en una gran variedad de campos y aplicaciones. La metagenómica está, literalmente, invadiendo el mundo, desde los océanos más profundos hasta las montañas más altas, desde pequeños insectos hasta complejos animales. De las raíces a las hojas.