Biologia de los microorganismos-1068 (1279)

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M É T O D O S D E E S T U D I O E N E C O L O G Í A M I C R O B I A N A 629
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una medida de la actividad celular todavía más directa que 
la transcriptómica. Esto es así porque los diferentes mRNA 
tienen diferentes semividas y se traducen con eficiencias dis-
tintas, de modo que no todos producen el mismo número de 
copias proteicas. No obstante, la metaproteómica tiene que 
superar un desaf ío técnico mucho más grande que la metage-
nómica o la metatranscriptómica ( Sección 6.8). La identi-
ficación de proteínas, normalmente mediante caracterización 
por espectrometría de masas de péptidos liberados a partir de 
la digestión enzimática del conjunto total de proteínas usando 
una proteasa que corta en los residuos de arginina o lisina, 
depende del material disponible de manera natural, ya que no 
es posible amplificar secuencias proteicas como se amplifi-
can ácidos nucleicos por PCR para su secuenciación. La iden-
tificación de proteínas también requiere la separación f ísica, 
al menos parcial, de los péptidos individuales para reducir la 
complejidad de las muestras analizadas por espectrometría de 
masas. Una complicación final es la variabilidad en la recu-
peración de proteínas unidas a membrana y citoplasmáticas. 
En consecuencia, la metaproteómica ha quedado restringida 
hasta el momento, principalmente, a la caracterización cuali-
tativa de comunidades microbianas bastante simples, como las 
que se encuentran en ambientes extremos, o a la caracteriza-
ción de proteínas muy abundantes en comunidades más com-
plejas. En la Sección 6.8 ya analizamos cómo se identifican las 
proteínas mediante análisis proteómicos y otros aspectos de la 
metaproteómica.
MINIRREVISIÓN
 ¿Qué es un metagenoma?
 ¿En qué se diferencian los métodos genómicos ambientales 
de los análisis ambientales de genes individuales, como 
los basados en análisis de genes de rRNA 16S para la 
caracterización de las comunidades microbianas?
 ¿Cómo se puede identificar las poblaciones celulares más 
activas metabólicamente usando métodos de genómica 
ambiental?
análisis metagenómicos de agua del océano se identificaron 
amplias regiones compartidas entre las poblaciones cultiva-
das y las oceánicas (Figura 18.19). Este alto grado de conserva-
ción génica confirma que los organismos cultivados son típicos 
de poblaciones naturales. No obstante, en estos análisis tam-
bién se identificaron varias regiones con gran variabilidad en 
las que los genomas de las cepas cultivadas diferían significati-
vamente de las poblaciones naturales. Estas regiones variables 
estaban agrupadas en el genoma formando islas genómicas, lla-
madas también islas cromosómicas ( Sección 6.13), y pro-
bablemente codifican funciones que controlan la respuesta 
del crecimiento de poblaciones concretas de Prochlorococcus 
a las variables ambientales como la temperatura, la calidad y la 
intensidad de la luz.
Metatranscriptómica y metaproteómica
La aplicación de métodos genómicos ha generado dos técnicas 
relacionadas, la metatranscriptómica y la metaproteómica. La 
metatranscriptómica es análoga a la metagenómica pero ana-
liza secuencias de RNA de la comunidad, en lugar de secuen-
cias de DNA. El RNA aislado se convierte en cDNA mediante 
transcripción inversa ( Secciones 9.11 y 27.10) antes de ser 
secuenciado. Mientras que la metagenómica describe la capa-
cidad funcional de la comunidad (por ejemplo, la abundancia 
relativa de genes específicos), la metatranscriptómica revela 
qué genes de la comunidad se están expresando de manera 
efectiva, y el grado relativo de esa expresión en un momento 
y un lugar determinados. Como la expresión de la mayoría de 
los genes en los procariotas está controlada a nivel de la trans-
cripción ( Sección 7.1), la abundancia de mRNA se puede 
considerar un sondeo de los niveles de expresión de genes indi-
viduales. Por tanto, se puede utilizar la abundancia de trans-
critos determinada para toda una comunidad para inferir el 
funcionamiento de los principales procesos metabólicos cata-
lizados por esa comunidad en el momento de la recogida de la 
muestra (Figura 18.20).
La metaproteómica, que da cuenta de la diversidad y la 
abundancia de diferentes proteínas en una comunidad, es 
2 4 6 8 10 12 14 16
0
80
8,0
4,0
1,0
0,5
0,25
100
Islas genómicas
Grado de cobertura
ISL1 ISL2 ISL3 ISL4 ISL5
Posición a lo largo del genoma de Prochlorococcus (105 pb)
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Figura 18.19 Análisis metagenómico. Secuencias (representadas como puntos verdes) del metagenoma del mar de los Sargazos que se alinean con la
secuencia genómica de un Prochlorococcus cultivado; se observan regiones donde la cepa cultivada tiene genes de alta similitud (alto porcentaje de identidad) 
con secuencias del metagenoma y otras regiones (sombreadas) donde no hay genes en común (islas genómicas, ISL1 a ISL5). Se piensa que la secuencia del 
DNA contenida en las islas genómicas codifica funciones específicas de nicho, de modo que la cepa cultivada probablemente no presentará la misma distribución 
ambiental que las cepas que contiene todas los genes de las islas. El grado de cobertura da una idea de en qué medida están recogidas las diversas regiones del 
genoma de Prochlorococcus por secuencias similares en el metagenoma. 
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