Genele cu copie unică, markeri mai precisi pentru identificarea bacteriilor din aceeași familie
Identificarea și cuantificarea speciilor de bacterii din genul Vibrio, care reunește peste 100 de specii, este o operațiune complexă, deoarece metodele moleculare tradiționale nu au întotdeauna o rezoluție suficientă. O cercetare realizată la Universitatea din Țara Bascilor arată că genele cu copie unică pot fi folosite ca markeri pentru a distinge între bacteriile din aceeași familie, acolo unde markerul clasic nu reușește să facă diferența.
Speciile de Vibrio sunt importante în ecosistemele marine, contribuind la ciclul carbonului și la alte procese ecologice, dar pot fi și agenți patogeni semnificativi atât pentru oameni, unde pot provoca holeră, cât și pentru animale, unde pot reduce drastic productivitatea în fermele de pești și crustacee sau pot cauza albirea coralilor. De aceea, identificarea corectă a speciilor în probele de apă marină și estuarine este esențială.
Limitele markerului tradițional 16S rDNA
Markerul genetic 16S rDNA este folosit în mod tradițional pentru a distinge între grupuri de bacterii care diferă între ele. Totuși, în cazul bacteriilor înrudite strâns, acest marker nu este la fel de util, explică cercetătoarea Alexandra García Flórez, autoarea studiului. Secvența sa este destul de similară între speciile apropiate, iar fiecare celulă bacteriană poate conține mai multe copii ale markerului, ceea ce îl face nepotrivit pentru estimarea abundenței.
Proiectul de finalizare a studiilor al cercetătoarei a urmărit îmbunătățirea instrumentelor de identificare a speciilor de Vibrio, folosind abordări computaționale bazate pe biologia moleculară și evoluția microbiană. Lucrarea, publicată în Molecular Phylogenetics and Evolution, este rezultatul unei colaborări între cercetătorii Vladimir R. Kaberdin, de la Departamentul de Imunologie, Microbiologie și Parazitologie, și Peter B. Pearman, de la Departamentul de Biologie și Ecologie a Plantelor.
Un marker per bacterie
Pentru a găsi o alternativă la markerul 16S rDNA, echipa a selectat gene cu copie unică, adică gene din care fiecare bacterie conține o singură copie. Prezența unui singur marker per bacterie ajută la estimarea abundenței fiecărei specii dintr-o probă, iar aceste gene diferă mai mult între speciile similare, ceea ce permite o distincție mai clară între ele, explică García.
Prin analiza bioinformatică a secvențelor markerului tradițional 16S rDNA și ale genelor cu copie unică la 87 de specii de Vibrio, cercetătoarea a putut reconstrui istoriile lor evolutive. După comparare, echipa a concluzionat că markerul 16S rDNA nu este reprezentativ pentru istoria evolutivă a speciilor de Vibrio și nu reflectă cu acuratețe istoria evolutivă indicată de genele cu copie unică.
Pașii următori
Studiul a demonstrat validitatea folosirii genelor cu copie unică ca alternativă la genele marker tradiționale în cazurile în care rezoluția acestora din urmă nu este suficient de mare. Odată confirmat faptul că aceste gene împărtășesc o istorie evolutivă similară, următorul pas este testarea lor experimentală, pentru a vedea dacă pot fi folosite la analiza compoziției comunităților de Vibrio dintr-o probă.
După examinarea detaliată a rezultatelor, echipa a propus o serie de gene care ar putea fi utilizate pentru studiul evolutiv al compoziției comunităților microbiene. Deși cercetarea s-a concentrat asupra Vibrio, García precizează că analiza ar putea fi aplicată și altor tipuri de bacterii.
