Un estudio desvela la importancia de decenas de miles de genes microbianos hasta ahora inexplorados
Un nuevo estudio desvela la importancia de decenas de miles de genes microbianos hasta ahora inexplorados, además el trabajo impulsa el descubrimiento de nuevas funciones moleculares y mejora la comprensión de las interacciones entre el microbioma y su entorno.
El trabajo, dirigido por Jaime Huerta Cepas del grupo de Genómica Comparada y Metagenómica del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (UPM-INIA/CSIC), un centro mixto entre el Centro Nacional INIA del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), muestra un extenso catálogo de nuevas familias génicas y destaca la necesidad de incorporar esta información en futuros estudios metagenómicos.
Los autores aseguran que durante más de dos décadas, científicos de todo el mundo han contribuido a desvelar la inmensa diversidad de microorganismos que habitan los diferentes ecosistemas del planeta, desde océanos y suelos, hasta el propio cuerpo.
La metagenómica, el campo encargado de estudiar el material genético (AND) obtenido directamente de muestras ambientales, ha permitido, por ejemplo, identificar miles de nuevas especies y arrojar luz sobre una buena parte de su contenido genético. Sin embargo, debido a que la mayoría de estos microorganismos aún no han podido ser aislados en laboratorio, se desconocen aspectos fundamentales sobre sus genomas.
Ahora, este estudio, publicado en la revista Nature , aporta nuevas claves para entender esta gran cantidad de AND desconocido, revelando su importancia funcional y evolutiva.
En este sentido, Huerta-Cepas ha señalado que, aunque las bases de datos metagenómicas actuales contienen millones de secuencias de AND desconocido que codifican para nuevos genes, «la falta de información sobre su origen y relevancia biológica ha limitado enormemente su integración en los estudios sobre el microbioma».
Según el experto, «la caracterización de esta enorme cantidad de nuevos genes nos permitirá no sólo descubrir nuevas funciones moleculares, sino comprender mejor las interacciones entre los microorganismos y su entorno».
En el trabajo, se examinaron más de 149.000 genomas microbianos obtenidos de diversos ambientes, logrando establecer un catálogo de aproximadamente 400.000 nuevas familias génicas. Álvaro Rodríguez del Río, autor principal de la investigación, ha explicado como, mediante técnicas de genómica comparada y filogenética, han conseguido «identificar muchos genes que, a pesar de estar ausentes en microorganismos ya conocidos, son altamente prevalentes en diferentes ecosistemas y están sometidos a una fuerte presión selectiva».
Según Rodríguez del Río, la identificación de estas familias génicas se basó en filtros muy estrictos, llegando a descartar más del 90 por ciento del material genético disponible. Aún así, el catálogo publicado consigue triplicar la cantidad de familias génicas microbianas conocidas hasta la fecha.
Este análisis del microbioma proporciona además información funcional de más de 130.000 de nuevas familias génicas. Para ello, se utilizaron diversos análisis de conservación genómica y técnicas de predicción de estructura de proteínas basadas en inteligencia artificial. El trabajo destaca la aplicación práctica de estas predicciones en el descubrimiento y caracterización de nuevas funciones moleculares, llegando a validar experimentalmente varios nuevos genes involucrados en los mecanismos de movilidad y defensa de los microorganismos.
Por último, el artículo demuestra cómo esta gran cantidad de material genético, hasta ahora ignorado, permite mejorar los estudios de asociación entre el microbioma y su entorno. En particular, el estudio revela cómo la abundancia de algunos de estos nuevos genes varía de forma significativa en el microbioma intestinal de pacientes con cáncer de colon.
Para los autores, este descubrimiento no solo promete mejorar las técnicas de diagnóstico, sino que también abre nuevas vías para una mejor comprensión de los mecanismos que gobiernan la relación entre microbioma y salud.
