Метагеномика: альтернативный подход к геномике - Википедия - Metagenomics: An Alternative Approach to Genomics

Исследования продолжаются в области геномика.[1] Геномика помогает миру лучше понять окружающую среду. Первый секвенированный геном организма был Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи). Затем секвенирование генома человека открыло новые горизонты в изучении геномов и заставило мир понять, что в области биологии есть все, что нужно исследовать.[2] В последнее время существует множество применений знания информации о геноме человека, но лучшим из них является лечение болезней у людей.[1]

Теперь, когда исследователи думали о том, как можно использовать геномику для изучения и улучшения окружающей среды, появилась область метагеномика. Слово метагеном сам говорит, что это большой образец геномов. Это означает, что это образец, взятый непосредственно из окружающей среды или экосистемы. Хотя традиционная геномика занимается секвенированием культивируемых образцов, было обнаружено, что существуют некоторые организмы, и особенно микроорганизмы, для которых культивирование и, следовательно, секвенирование невозможно. Так появилось поле метагеномика это помогло понять некультурные образцы окружающей среды, такие как почвы из разных мест и областей и т. д. Существуют различные применения метагеномика которые обсуждаются в следующем разделе.

Синергетическая связь микроорганизмов с экосистемой

Существует множество микроорганизмов, которые живут в симбиотических отношениях со своими хозяевами, и поэтому их трудно культивировать, поскольку они живут в средах, которые трудно сначала найти, а затем культивировать. Таким образом, первое применение метагеномика заключается в извлечении этих микроорганизмов из окружающей их среды и, таким образом, в секвенировании генома этих микроорганизмов и в том, чтобы мир понял симбиотические отношения этих микроорганизмов с экосистемой. Примером такого типа исследования является изучение Кенархей симбиоз[3]

Микробные взаимодействия в окружающей среде

Это исследование важно и заслуживает изучения, потому что с ним связаны все экологические аспекты, поскольку оно только говорит нам и дает нам понять, как микроорганизмы взаимодействуют друг с другом и, таким образом, так точно выполняют все эти экологические процессы. Для этого можно провести анализ мутантов, а также это исследование анализа мутантов показало, что необходимо знать гораздо больше, чем уже было известно. Примером такого исследования является исследование Rhizobium tropici.[4]

Очистка сточных вод и другие экологические исследования

В метагеномика имеет и другие приложения помимо понимания экосистемы микроорганизмов. Одним из них может быть усовершенствованная очистка сточных вод, например удаление фосфора из сточных вод.[5] Вторым приложением может быть изучение микробиологии биологического удаления фосфора из систем активного ила.[6]

Анализ почвы для микробно-экологических исследований

Анализ транскриптомики с помощью метагеномика - это еще один вид работы, которая проводится в области экологических исследований и улучшения. Одним из таких примеров является исследование влияния дубильной кислоты на транскриптом почвенной бактерии Pseudomonas protegens Пф-5.[7]

Персонализированная медицина

Человеческое тело населяют триллионы бактерий и других микробов, которые недавно были изучены во многих различных средах обитания (включая кишечник, рот, кожу и мочеполовые органы). Проект человеческого микробиома (HMP). Эти микробные сообщества были проанализированы с использованием высокопроизводительного секвенирования ДНК. HMP показал, что, в отличие от отдельных видов микробов, многие метаболические процессы присутствуют во всех средах обитания тела с различной частотой. Микробные сообщества 649 метагеномов, взятых из семи первичных участков тела 102 человек, были изучены в рамках человеческий микробиом проект. Метагеномный анализ выявил различия в изобилии конкретных ниш среди 168 функциональных модулей и 196 метаболических путей в микробиоме. К ним относятся деградация гликозаминогликанов в кишечнике, а также транспорт фосфатов и аминокислот, связанный с фенотипом хозяина (рН влагалища) в заднем своде. HMP выявил полезность метагеномики в диагностике и Доказательная медицина. Таким образом метагеномика это мощный инструмент для решения многих насущных проблем в области Персонализированная медицина.[8]

Рекомендации

  1. ^ а б «Как проект« Геном человека »помогает бороться с болезнями? - Любопытство». Curiosity.discovery.com. 2012-05-18. Архивировано из оригинал на 2013-03-03. Получено 2013-08-17.
  2. ^ "Все о проекте" Геном человека "(HGP)". Genome.gov. Получено 2013-08-17.
  3. ^ Preston, C.M .; Wu, K. Y .; Молински, Т. Ф .; ДеЛонг, Э. Ф. (1996). «Психрофильный кренархеон населяет морскую губку: Cenarchaeum symbiosum gen. Nov., Sp. Nov». Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки. 93 (13): 6241–6246. Bibcode:1996PNAS ... 93.6241P. Дои:10.1073 / пнас.93.13.6241. ЧВК  39006. PMID  8692799.
  4. ^ Milner, J. L .; Araujo, R. S .; Хандельсман Дж. (1992). «Молекулярная и симбиотическая характеристика экзополисахарид-дефицитных мутантов штамма Rhizobium tropici CIAT899». Мол. Микробиол. 6 (21): 3137–3147. Дои:10.1111 / j.1365-2958.1992.tb01770.x.
  5. ^ Рыбицкий С.М. (1997). Расширенная очистка сточных вод: удаление фосфора из сточных вод - обзор литературы, совместные польско-шведские отчеты. Стокгольм
  6. ^ Seviour, R.J .; Мино, Т .; Онуки, М. (2003). «Микробиология биологического удаления фосфора в системах активного ила». Обзор микробиологии FEMS. 27 (1): 99–127. Дои:10.1016 / s0168-6445 (03) 00021-4. PMID  12697344.
  7. ^ Лим, СК; Пенесян, А; Hassan, KA; Loper, JE; Полсен, ИТ (25 марта 2013 г.). «Влияние дубильной кислоты на транскриптом почвенной бактерии Pseudomonas protegens Pf-5» (PDF). Appl Environ Microbiol. 79 (9): 3141–5. Дои:10.1128 / AEM.03101-12. ЧВК  3623135. PMID  23435890.
  8. ^ Абубукер, Сахар; Сегата, Никола; Голль, Йоханнес; Schubert, Alyxandria M .; Изар, Жак; Cantarel, Brandi L .; Родригес-Мюллер, Бельтран; Цукер, Джереми; Тиагараджан, Матанги; Хенриссат, Бернар; Белый, Оуэн; Келли, Скотт Т .; Мете, Барбара; Schloss, Patrick D .; Геверс, Дирк; Митрева, Македонка; Хаттенхауэр, Кертис (2012). «Вычислительная биология PLOS: метаболическая реконструкция метагеномных данных и ее применение в микробиоме человека». PLOS вычислительная биология. 8 (6): e1002358. Bibcode:2012PLSCB ... 8E2358A. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1002358. ЧВК  3374609. PMID  22719234.