viernes, 5 de abril de 2013

Nuestra Ciencia: Cómo buscar una función en una librería metagenómica


Las librerías metagenómicas son librerías de genes construidas con todo el ADN que se aísla de una muestra ambiental. Su mayor ventaja es que permiten obtener una inmensa cantidad de información genética independientemente de nuestra capacidad de cultivar los microorganismos presentes en la muestra. La identificación de los genes se hace por secuenciación masiva y comparación con las bases de datos.

Estas librerías metagenómicas también se pueden analizar desde un punto de vista funcional, es decir, identificando la función de los genes. Esto se puede hacer analizando las nuevas funciones (nuevo fenotipo) que confieren las secuencias genómicas de la librería en una bacteria huésped. Sin embargo, una limitación importante de esta estrategia es que la detección depende de la eficacia de la expresión de los genes clonados en la bacteria huésped. De hecho, se ha demostrado que la mayoría de los genes normalmente no se expresan en una bacteria huésped.

En un original trabajo publicado en Scientific Reports se describe un nuevo método para mejorar el análisis funcional de las librerías metagenómicas. Para ello han construido unos vectores y cepas que combinan el empleo de E. coli como cepa huésped especializada para la transcripción de ADN metagenómico con dos nuevos vectores de expresión que incorporan componentes genéticos virales. Uno de ellos se basa en la ARN-polimerasa del fago T7 que no reconoce la mayoría de las señales de terminación de la transcripción bacteriana. El otro sistema de expresión se basa en el empleo de la proteína N anti-terminación del fago λ combinado con un sistema regulador bacteriano inducible.

El trabajo incluye también un "prueba de concepto" del nuevo sistema. Para ello, han construido una librería metagenómica extrayendo el ADN total de una muestra tomada de la costa de Punta San García (Cádiz) contaminada con petróleo por un vertido. El objetivo era encontrar genes relacionados con la resistencia al antibiótico beta-lactámico carbenicilina. De aproximadamente unos 54.000 clones que formaban la librería, sólo seis de ellos portaban genes que conferían resistencia a dicho antibiótico. La secuenciación de estos seis clones seleccionados demostró la existencia de genes que codifican para beta-láctamasas o bombas tipo efflux, responsables del fenotipo de resistencia a la carbenicilina. Los resultados por tanto demuestran la validez del nuevo sistema de expresión.

Esta tecnología de metagenómica funcional es una herramienta muy poderosa que puede permitir descubrir nuevos productos naturales y enzimas de interés biotecnológico.

Resumen realizado por:
Ignacio López-Goñi
Departamento de Microbiología y Parasitología
Universidad de Navarra




ResearchBlogging.org

Terrón-González L, Medina C, Limón-Mortés MC, & Santero E (2013). Heterologous viral expression systems in fosmid vectors increase the functional analysis potential of metagenomic libraries. Scientific reports, 3 PMID: 23346364

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