wykład 7.pdf

(223 KB) Pobierz
WYKŁAD 7 ZASTOSOWANIE METAGENOMIKI + METAGENOMIKA ŚRODOWISKOWA
Metagenomika środowiskowa polega na szukaniu różnych mikroorganizmów w różnych niszach ekologicznych
oraz ich genów w celu wykorzystania ich w przemyśle bądź medycynie oraz w celu analiz filogenetycznych
nieznanych dotychczas organizmów.
Zastosowanie metagenomiki
- medycyna (badanie mikrobiomów, jak zróżnicowany mikrobiom ma skóra lub przewód pokarmowy, badanie
mikroflory różnych osobników)
- biopaliwa
- szukanie leków (nowych szlaków ich biosyntezy)
- rolnictwo (tworzenie nawozów mikrobiologicznych, z bakterii wiążących wolny azot)
- ekologia (badanie zależności między mikroorganizmami a resztą środowiska)
Dodatkowo
- arechologia (badanie np. mumii i występujących na nich genów mikroorganizmów z dawnych czasów życia
człowieka np. „Starożytne bakterie” nie były odporne na antybiotyki)
- badanie lodowców (stosując mikroskopie elektronową, skaningową, FISH)
Jak wiadomo nie da się wyhodować większości mikroorganizmów pochodzących ze środowiska
Analiza jakościowa i ilościowa wód morskich:
Organizmy < 3um (albo mm) – stanowią 80% biomasy w wodach morskich
Organizmy > 3um (albo mm) – stanowią 18% biomasy
Zooplankton, czyli > 3cm – ułamek % biomasy
Ryby itp. < 3m – setna %
Duże ryby (np. rekiny) > 3m – bardzo mała ilość % biomasy
Metody, którymi można poszukiwać mikroorganizmy w danej nisz ekologicznej:
- Mikroskopia (różne techniki np. FISH – z zastosowaniem sond, pozwalający na rozpoznanie różnych
organizmów)
- hodowle (daje jednak mało informacji)
- PCR (do analizy filogenetycznej, poznanie bioróżnorodności, zastosowanie PCR 16s rRNA)
- Sekwencjonowanie genomu
Program metagenomiczny C.A.M.E.R.A
-
złożony z różnych instytucji
GenomeGold –
rejestracja istniejących projektów metagenomicznych (?).Online Database, is a World Wide
Web resource for comprehensive access to information regarding genome and metagenome sequencing ...
Był jeszcze jakiś program zajmujący się sekwencjonowaniem genomów sinic w celu wykorzystania ich
genów i samych organizmów do produkcji nawozu czy energii.
2004
– wyprawa C. Ventera po morzu Sargassowym. Największe przedsięwzięcie w dziedzinie metagenomiki.
Projekt polegał na pobraniu prób wody (i jakiś osadów) z różnych miejsc i następnie zastosowanie
sekwencjonowania genomów organizmów występujących w nich. Chciano określić mikrobiom tego morza.
Znaleziono dużo bakterii kodujących duże ilości rodopsyny, mimo, że jest to białko charakterystyczne dla
eukariontów. Dodatkowo różnorodność tej rodopsyny wśród tych bakterii była bardzo duża – możliwość
wykorzystania jej w przekazywaniu energii świetlnej.
Projekt ten pozwolił na zsekwencjonowanie ponad miliard par zasad oraz rozpoznano ok. 1,2 mln nieznanych
genów.
Program UE
– poznanie mikrobiomu człowieka, np. jelit. Starano się odkryci szlaki metaboliczne zachodzące w
jelicie człowieka.
Metagenomika gąbek morskich
- ze względu na ich zdolność do filtrowania H2O są bogatym źródłem mikroorganizmów. Ok. 1kg gąbki filtruje
24m
3
wody. Analizowano je pod kątem genów, które mogą nieść oraz mogą być użyte w biotechnologii.
Wykryto wśród tych drobnoustrojów zdolność do produkcji metabolitów wtórnych tj. antybiotyki, związki
poliketydowe (ich geny mają strukturę mozaikową).
Makroewolucja –
ewolucja mikroorganizmów w sposób naturalny
Mikroewolucja
– ewolucja mikroorganizmów w wyniku działań człowieka (nawożenie, stosowanie
antybiotyków) w efekcie, czego powstają groźne dla nas szczepy
METAGENOMIKA WIRUSÓW
Zajmuje się analizą i poszukiwaniem wirusów np. bakteriofagów, które mogą być wykorzystywane w walce z
bakteriami, zwalczaniu biofilmu w przemyśle itp. Szuka się także ich enzymów/białek, którymi mogą być np.
nukleazy, ligazy (odporne na wysokie temperatury), enzymy restrykcyjne, topoizomerazy (w przypadku
niezależnych od gospodarza wirusów), transpozazy, metylazy. Proponuje się także wykorzystanie samych
wirusów do eksponowania na ich otoczce białek/leków, ukierunkowane na odpowiednie tkanki do walki z
nowotworami???
Trudności związane z metagenomiką wirusów
- Wirusy potrzebują do swojego namnażania gospodarza, jakim są najczęściej bakterie, których nie potrafimy w
większości wyhodować w laboratorium. Samych wirusów nie da się hodować na podłożu.
- Brak markera genetycznego
- Zanieczyszczenia materiału genetycznego wirusów materiałem genetycznym pochodzenia komórkowego
- Nie wiemy jak zaprojektować primery do amplifikacji DNA wirusów
Tworzenie bibliotek metagenomowych dla wirusów
- można w nich odnaleźć odpowiednie geny
- stosowane tylko dla wirusów posiadających dwuniciowe DNA
- amplifikacja takich genów (PCR) można zastosować poprzez doczepienie za pomocą enzymów odpowiednich
sekwencji do końców Dna wirusa, stosowane, jako primery dla reakcji PCR.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin