metagenomica

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May 21, 2022

La metagenomica è un campo della microbiologia e della virologia che si occupa del DNA genomico recuperato direttamente da campioni ambientali. In senso lato, è anche chiamata genomica ambientale, ecogenomica o genomica di comunità. Viene anche chiamata analisi metagenomica, o semplicemente metagenomica. Nell'analisi del genoma microbico convenzionale, era necessario passare attraverso il processo di isolamento e coltura di un singolo ceppo da un campione ambientale, ma nell'analisi metagenomica, il DNA genomico viene estratto direttamente dalla comunità microbica (flora batterica) senza passare attraverso questo processo. Quindi, il sequenziamento del DNA viene eseguito con DNA derivato da vari ceppi misti. Pertanto, è possibile ottenere informazioni genomiche di microrganismi appartenenti a ceppi difficili da coltivare e non coltivati, cosa difficile nel metodo convenzionale basato sulla coltura nell'analisi metagenomica. Secondo una teoria, si stima che oltre il 99% dei batteri che vivono sulla terra siano ceppi che non possono essere coltivati ​​da soli e l'analisi metagenomica può chiarire un numero enorme di batteri sconosciuti e geni sconosciuti sepolti nell'ambiente. come metodo. Il costo del sequenziamento del DNA sta diminuendo di anno in anno e si prevede che verranno condotte ricerche di analisi metagenomiche dettagliate e su larga scala. In senso stretto, l'analisi metagenomica si riferisce all'analisi delle informazioni sulla sequenza dell'intero genoma ottenuta dalla sequenza shotgun e si distingue dalla sequenza di amplificazione (sequenza tag 16S rRNA, ecc.) che ha subito la PCR restringendo il bersaglio gene, ma quest'ultimo.Può essere incluso nell'analisi metagenomica in senso lato. Oggi, varie flora batterica indigena come acqua di mare e suolo, intestino e cavità orale, batteri di balena del fondale marino, biofilm nelle acque reflue delle miniere, batteri simbionti animali e vegetali, impianti di trattamento delle acque reflue, calotte glaciali antartiche, sorgenti termali, strati profondi Analisi metagenomiche per vari ambienti come la crosta è stata riportata come carta.

Etimologia

Il termine metagenomica è stato chiamato aggiungendo la parola "meta" al "genoma" per rappresentare le dimensioni superiori. Si basa sull'idea che è possibile raccogliere e analizzare collettivamente (meta) le sequenze geniche del genoma dall'ambiente allo stesso modo dello studio del genoma di un singolo organismo. Il termine è stato utilizzato per la prima volta in un articolo nel 1998 da Jo Handelsman, Jon Clardy, Robert M. Goodman, Sean F Brady e altri. Nel 2005, Kevin Chen e Lior Pachter hanno definito l'analisi metagenomica come "un'applicazione della moderna tecnologia genomica che non richiede l'isolamento o la coltura di singoli funghi in laboratorio".

Storia e background

Il sequenziamento tradizionale del DNA inizialmente richiedeva la coltura di un singolo ceppo batterico. Tuttavia, i primi studi di analisi metagenomica hanno rivelato che molti ambienti hanno molti microrganismi che non possono essere coltivati ​​e sono difficili da sequenziare. Questi primi studi si sono concentrati sull'esame della sequenza del gene dell'rRNA 16S. Questa sequenza genica è relativamente breve e altamente conservata all'interno delle specie procariotiche, mentre si osservano cambiamenti tra specie diverse, rendendo più facile l'esame sistematico delle comunità microbiche nell'ambiente rispetto al sequenziamento dell'intero genoma. Le sequenze di DNA delle sequenze del gene 16S rRNA sono state eseguite su molti campioni ambientali e, di conseguenza, sono state trovate molte sequenze che non si adattavano alle specie note in coltura. Ciò indica che nell'ambiente sono presenti ceppi di microrganismi incolti estremamente diversi. In questo modo, la sequenza del gene 16S rRNA viene coltivata dall'ambiente.