Metagenomica del rúmen

5/9/2018 Metagenomica del r men - slidepdf.com

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INTRODUCCIÓN

La metagenómica es un

campo nuevo en el que sepersigue obtener secuencias

del genoma de los diferentes

microorganismos, bacterias

en este caso, que componen

una comunidad, extrayendoy analizando su ADN de

forma global.

La posibilidad de secuenciar

directamente los genomas de

microbios, sin necesidad de

cultivarlos abre nuevas

posibilidades que suponen un

cambio de rumbo en laMicrobiología.



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Year

N u m b e r o f a r t i c l e s

5 10 15 20 25

Number of projects

MARINE

EXTREME

AQUATIC

SOIL

HUMAN

PLANTS

FOSSIL

BIOREACTOR

VIRAL

INSECTS

CORALS

ANIMALS

WORMS

AERIAL

SYNTHETIC

Proyectos de metagenómica

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Size (Mb)

1:FOSSIL2:FOSSIL

3:MA RINE4:EXTREME

5:SAND6:HUMAN

7:BIOREACTOR8:MA RINE

9:AQUATIC10:MA RINE

11:SOIL12:AQUATIC

13:SOIL14:EXTREME

15:MA RINE16:FOSSIL

17:WORMS18:EXTREME

19:PLANTS20:HUMAN21:FOSSIL

22:PLANTS23:SOIL

24:BIOREACTOR25:AQUATIC

26:MA RINE27:

28:A NIMA LS29:AQUATIC

30:PLANTS31:MA RINE

32: SIMULATED33:AQUATIC

34:HUMAN35:MA RINE36:MA RINE

CompletedOngoing

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• El término "metagenómica" fue utilizado por

primera vez por Jo Handelsman , Clardy Jon,Robert M. Goodman.

• El término hace referencia a la idea de que una

colección de genes secuenciados del medioambiente podría ser analizada de una maneraanáloga al estudio de un solo genoma .

INTRODUCCIÓN



METODOLOGÍA



SIP

• Prueba de isótopos estables de sondeo (SIP) es un método utilizado en

ecología microbiana

• En estudios ecológicos donde grupos de organismos incorporan ciertossustratos los cuales son identificados, sin requisito previo de su cultivo invitro.

• Se usa un sustrato enriquecido con ciertos isótopos estables (13C / 15N),el cual es asimilado por los microorganismos y se incorporanposteriormente en los genomas microbianos.



SHH

• Otro método, llamado hibridación sustractiva represión (SSH) es unmétodo eficaz para identificar los genes que varían en los niveles deexpresión.



PCROf

genes

amplicons

Ligation Transformation

InsertPCR

Analysis

Sequencing

Total DNA

SECUENCIACIÓN DEL MATERIAL GENÓMICO



Métodos de secuenciación de alto rendimiento

454

Síntesis, liberación de pirofosfatoLongitud lecturas: 100-150/400 ntPrecio:0.003 $/base

Amplificación: terminadores yfluoróforosLongitud lecturas: 35 ntPrecio:0.0007 $/base

SOLiD

LigaciónLongitud lecturas: 35-50 ntPrecio:0.0005 $/base

Illumina



EnsamblajeAnotaciónfuncional

Binning

Secuencias

procedentes dediversas especies

Formación de

quimeras Sin efecto

Lo hace

necesario

Secuencias cortasMétodos

genómicos noaptos

Homologíacon solo unaparte del hit

Poca señalfilogenética o

composicional

Secuencias conerrores

Menor soportepara los contigs

Poco efecto Poco efecto

Problemas asociados a las secuencias metagenómicas



Predicción de genes: Para genomas procariotas existen herramientas que funcionan con altaprecisión (>98%), pero no son utilizables para secuencias metagenómicas

Predicción de genes en metagenomas

Mavromatis et al, Nature Meth 4, 495-500 (2007)Otros predictores: MetaGene



Aproximaciones filogenéticas

Basadas en el estudio de la filogenia de la secuencia problema

Dificultades• Secuencias truncadas, no informativas para realizar la filogenia

• Filogenias ruidosas: Duplicaciones, HGT, diferentes tasas de mutación

• Resolución limitada en la taxonomía

• Costosas computacionalmente

Aproximaciones al binning



VENTAJAS DE LAMETAGENÓMICA

Secuenciación 16SrDNA

Secuenciaciónmetagenómica

ObjetivoEstudiar la composición yabundancia de especiesen la muestra

Estudiar genes y genomaspresentes en la muestra

Usos

Estudiar el número deespecies en la muestra

Describir el perfil funcionalde la muestra

Estudiar la distribucióntaxonómica en la muestra

Obtención de genes deinterés

Describir la diversidad dela muestra

Relacionar funciones yespecies de procedencia

Comparar diferentesmuestras a nivel de lacomposición en especies

Comparar diferentesmuestras a nivel de lacomposición funcional

Relacionar poblacionescon factores externos

Determinar posiblesrelaciones en la

comunidad



Picture slide



METAGENOMICA DEL RUMEN

• El rumen es un ambiente muy diverso donde se han encontrado enzimasproteolíticas con una alta capacidad de explotación comercial.

• Uno de los problemas es identificar entre los genomas propios de lossimbiontes del rumiante y los protozoarios y bacterias invasoras.

• Se han encontrado mas de 16 endoglucanasas

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