Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial pan-genome
La definición de especie bacteriana alrededor de 1987 consistía en que los microorganismos pertenecían a la misma especie si más del 70% de su DNA hibridaba. Sin embargo, después de secuenciaciones masivas nos hemos dado cuenta que la variabilidad de los microorganismos es muy grande y que una especie no puede ser descrita en función de la secuenciación de un solo genoma, por lo que es necesario otros conceptos como pan-genoma y core-genoma. El pan-genoma se refiere al grupo de genomas que constituyen la especie, y el core-genoma se refiere al genoma que es común a toda la especie. El conocer la variabilidad de toda la especie puede ser útil para hacer vacunas que tengan un amplio espectro de reconocimiento por ejemplo. Los genomas analizados comparten del 85 al 95% de similitud y un alto grado de sintenia. Los genes que componen el core-genoma son esenciales y están involucrados en el mantenimiento, la envoltura celular, funciones regulatorias y en el transporte de proteínas. En este grupo también se encuentran genes asociados con elementos extracromosomales móviles, aunque pobremente representados. Los genes específicos de cada cepa tienen marcas de transferencia horizontal de genes ya sea de otras cepas patógenas o de fagos. La variación de fase es un mecanismo importante para que las bacterias modulen su estilo de vida y virulencia en respuesta a estímulos externos, condiciones de estrés y adaptación a diferentes nichos. Esta variación ocurre alterando la longitud de DNA repetido dentro o río arriba de las secuencias codificantes, resultando en movimientos de marco de lectura y afectando la síntesis de proteínas. Sólo secuenciaron 8 genomas y vieron que no era suficiente para explicar toda la variabilidad de la especie, sin embargo por extrapolación con un modelo matemático, aún cientos de genomas no son suficientes para explicarlas, lo cual tiene implicaciones importantes para la patogenicidad, el diseño de vacunas y la evolución de los microorganismos.
Enrique Martínez Carranza Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial "pan-genome".
Los autores aportan evidencia de que la definición que hasta ese momento se tenía de una especie bacteriana se quedaba aún un poco sesgada, teniendo en cuenta que los métodos para evaluar la diversidad de especies sólo pueden explicar la presencia, ausencia y variabilidad de los loci genéticos que ya se ha caracterizado y no proporcionan información sobre los genes que no están presentes en el genoma de referencia. Es muy cierto desde mi punto de vista, que en realidad para tener una visión más clara de lo que representa a una especie bacteriana tenemos que conocer el genoma de varias cepas de la misma y no sólo estudios basados en el core-genoma, ya que conociendo el genoma completo de varias cepas de una especie (pangenoma) nos podemos aproximar aún más a la comprensión de una especie determinada, entendiendo características que muchas veces no se explican con el estudio del core-genoma como pueden ser virulencia o resistencia a antibióticos que a menudo se encuentran en el genoma accesorio y muy comúnmente pueden estar en sólo un genoma. En el trabajo nos dan tres ejemplos de pangenomas, dos de ellos abiertos (donde cada vez que se secuencian nuevos genomas de cepas distintas se añaden nuevos genes al pangenoma, de manera que éste va creciendo contínuamente) y uno cerrado (donde en este caso con sólo 4 genomas secuenciados de Bacillus anthracis podemos conocer casi todos los genes que representan a la especie). Este fenómeno puede deberse a la capacidad que tienen las diferentes especies para obtener material genético a través de THG.
Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial “pan-genome” Este ha sido uno de los artículos que ha robado mi atención te principio a fin. Comenzando con el concepto de especie bacteriana acuñado en la era pre-genómica (80’s), que menciona que se trata de la misma especie si hay una reasociación >70% entre su DNA además de compartir características fenotípicas, dirigiendo a este grupo de investigadores a preguntarse ¿Cuántos genomas se necesitan secuenciar para describir una especie bacteriana?, entonces tomaron como modelo a S. agalactiae uno de los principales agentes etiológicos de infecciones y muerte en neonatos y personas adultas, cinco serotipos en particular (Ia, Ib, II, III y V). Posteriormente, realizaron un análisis comparativo de los genomas secuenciados y proponen que una especie bacteriana puede ser descrita por su “pan-genoma”; definido como la colección de genes de una especie, que incluye el “core-genoma” que contiene genes presentes en todas las cepas y genes que son únicos de cada cepa, que pueden estar presentes o ausentes en otras cepas. Al realizar la comparación de las secuencias completas de las ocho cepas, observaron 85-95% de similitud entre las secuencias. Posteriormente, al estimar el número de genes presentes en cada cepa (core-genoma); observaron que el número de genes compartidos disminuye al ir agregando nuevas secuencia, sin embargo, se alcanza un mínimo de 1,806 genes que permanece más o menos contante. A continuación, para determinar el repertorio global de genes de las cepas en estudio (pan-genoma), se estimó el número de nuevos genes agregados por cada secuencia, con un promedio de 161 genes y fue disminuyendo hasta 54, mientras el modelo predijo que un promedio de 33 genes nuevos será identificado y agregado al pan-genoma por cada secuenciado, los autores mencionan que el pan-genoma de este modelo está abierto y que el tamaño crece con el número de cepas secuenciadas independientemente. Por consiguiente, existirán complicaciones para la delimitación de la especie, ejemplificado por la caracterización de la relación genética entre los ocho genomas, donde observaron que cepas de diferentes serotipos y diferentes MLST a menudo comparten un mayor número de genes que las cepas del mismo serotipo, dando como resultado un agrupamiento independiente del serotipo. De manera interesante, observaron que la gran mayoría de genes que pertenecen al core-genoma pertenecen al grupo de genes de función de gestión interna o housekeeping, envoltura y funciones reguladoras, transporte y unión a proteínas, y otra fracción importante son genes con funciones desconocidas. Finalmente, hablando de esta bacteria en particular podemos definir, que al haber una importante transferencia de genes al poseer un pan-genoma abierto continuara siendo una tarea dificil poder definir una especie.
Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae : Implications for the microbial ‘‘pan-genome’’
Este trabajo fue pionero en la definición y análisis del pangenoma y de los genomas núcleo y accesorio y estos conceptos tienen una gran implicación en el uso e interpretación de los datos genómicos. Por una parte, muestran las dificultades de definir el concepto de especie bacteriana. Por otro lado, demuestran que la variabilidad intraespecífica es muy alta en bacterias. La variación intraespecífica es tan alta que, según su extrapolación matemática, para capturar toda la diversidad genética de una especie podrían hacer falta cientos de genomas secuenciados. Si bien hay especies con muy poca recombinación donde podría aplicarse perfectamente esto para definir a la especie el resto de los OTUs bacterianos siguen presentando la dificultad de acotar hasta que nivel taxonómico llega a agrupar el genoma núcleo. Por ejemplo, muchos de los genes en el genoma accesorio comprenden funciones que pueden hacer que dos cepas con un genoma núcleo idéntico tengan funciones ecológicas, interacciones o niveles de virulencia muy distintos. Así el genoma podría considerarse que está definiendo un género y varias especies y no una especie con varias cepas. Una utilidad importante en definir los distintos genomas de una especie es que puede ayudar a entender la biología de los grupos procariontes similares con miembros en distintos ambientes. Así, este trabajo deja patente que aunque el uso del concepto de pan-genoma no termina por resolver el problema de definir especies bacterianas, tiene un uso potencial en aplicaciones clínicas o para resolver la función de grupos bacterianos en comunidades naturales.
Grisel Córdova Villalba
ResponderBorrarGenome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial pan-genome
La definición de especie bacteriana alrededor de 1987 consistía en que los microorganismos pertenecían a la misma especie si más del 70% de su DNA hibridaba. Sin embargo, después de secuenciaciones masivas nos hemos dado cuenta que la variabilidad de los microorganismos es muy grande y que una especie no puede ser descrita en función de la secuenciación de un solo genoma, por lo que es necesario otros conceptos como pan-genoma y core-genoma. El pan-genoma se refiere al grupo de genomas que constituyen la especie, y el core-genoma se refiere al genoma que es común a toda la especie.
El conocer la variabilidad de toda la especie puede ser útil para hacer vacunas que tengan un amplio espectro de reconocimiento por ejemplo.
Los genomas analizados comparten del 85 al 95% de similitud y un alto grado de sintenia. Los genes que componen el core-genoma son esenciales y están involucrados en el mantenimiento, la envoltura celular, funciones regulatorias y en el transporte de proteínas. En este grupo también se encuentran genes asociados con elementos extracromosomales móviles, aunque pobremente representados.
Los genes específicos de cada cepa tienen marcas de transferencia horizontal de genes ya sea de otras cepas patógenas o de fagos.
La variación de fase es un mecanismo importante para que las bacterias modulen su estilo de vida y virulencia en respuesta a estímulos externos, condiciones de estrés y adaptación a diferentes nichos. Esta variación ocurre alterando la longitud de DNA repetido dentro o río arriba de las secuencias codificantes, resultando en movimientos de marco de lectura y afectando la síntesis de proteínas.
Sólo secuenciaron 8 genomas y vieron que no era suficiente para explicar toda la variabilidad de la especie, sin embargo por extrapolación con un modelo matemático, aún cientos de genomas no son suficientes para explicarlas, lo cual tiene implicaciones importantes para la patogenicidad, el diseño de vacunas y la evolución de los microorganismos.
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarGenome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial "pan-genome".
Los autores aportan evidencia de que la definición que hasta ese momento se tenía de una especie bacteriana se quedaba aún un poco sesgada, teniendo en cuenta que los métodos para evaluar la diversidad de especies sólo pueden explicar la presencia, ausencia y variabilidad de los loci genéticos que ya se ha caracterizado y no proporcionan información sobre los genes que no están presentes en el genoma de referencia.
Es muy cierto desde mi punto de vista, que en realidad para tener una visión más clara de lo que representa a una especie bacteriana tenemos que conocer el genoma de varias cepas de la misma y no sólo estudios basados en el core-genoma, ya que conociendo el genoma completo de varias cepas de una especie (pangenoma) nos podemos aproximar aún más a la comprensión de una especie determinada, entendiendo características que muchas veces no se explican con el estudio del core-genoma como pueden ser virulencia o resistencia a antibióticos que a menudo se encuentran en el genoma accesorio y muy comúnmente pueden estar en sólo un genoma.
En el trabajo nos dan tres ejemplos de pangenomas, dos de ellos abiertos (donde cada vez que se secuencian nuevos genomas de cepas distintas se añaden nuevos genes al pangenoma, de manera que éste va creciendo contínuamente) y uno cerrado (donde en este caso con sólo 4 genomas secuenciados de Bacillus anthracis podemos conocer casi todos los genes que representan a la especie). Este fenómeno puede deberse a la capacidad que tienen las diferentes especies para obtener material genético a través de THG.
Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae: Implications for the microbial “pan-genome”
ResponderBorrarEste ha sido uno de los artículos que ha robado mi atención te principio a fin. Comenzando con el concepto de especie bacteriana acuñado en la era pre-genómica (80’s), que menciona que se trata de la misma especie si hay una reasociación >70% entre su DNA además de compartir características fenotípicas, dirigiendo a este grupo de investigadores a preguntarse ¿Cuántos genomas se necesitan secuenciar para describir una especie bacteriana?, entonces tomaron como modelo a S. agalactiae uno de los principales agentes etiológicos de infecciones y muerte en neonatos y personas adultas, cinco serotipos en particular (Ia, Ib, II, III y V). Posteriormente, realizaron un análisis comparativo de los genomas secuenciados y proponen que una especie bacteriana puede ser descrita por su “pan-genoma”; definido como la colección de genes de una especie, que incluye el “core-genoma” que contiene genes presentes en todas las cepas y genes que son únicos de cada cepa, que pueden estar presentes o ausentes en otras cepas.
Al realizar la comparación de las secuencias completas de las ocho cepas, observaron 85-95% de similitud entre las secuencias. Posteriormente, al estimar el número de genes presentes en cada cepa (core-genoma); observaron que el número de genes compartidos disminuye al ir agregando nuevas secuencia, sin embargo, se alcanza un mínimo de 1,806 genes que permanece más o menos contante. A continuación, para determinar el repertorio global de genes de las cepas en estudio (pan-genoma), se estimó el número de nuevos genes agregados por cada secuencia, con un promedio de 161 genes y fue disminuyendo hasta 54, mientras el modelo predijo que un promedio de 33 genes nuevos será identificado y agregado al pan-genoma por cada secuenciado, los autores mencionan que el pan-genoma de este modelo está abierto y que el tamaño crece con el número de cepas secuenciadas independientemente. Por consiguiente, existirán complicaciones para la delimitación de la especie, ejemplificado por la caracterización de la relación genética entre los ocho genomas, donde observaron que cepas de diferentes serotipos y diferentes MLST a menudo comparten un mayor número de genes que las cepas del mismo serotipo, dando como resultado un agrupamiento independiente del serotipo.
De manera interesante, observaron que la gran mayoría de genes que pertenecen al core-genoma pertenecen al grupo de genes de función de gestión interna o housekeeping, envoltura y funciones reguladoras, transporte y unión a proteínas, y otra fracción importante son genes con funciones desconocidas. Finalmente, hablando de esta bacteria en particular podemos definir, que al haber una importante transferencia de genes al poseer un pan-genoma abierto continuara siendo una tarea dificil poder definir una especie.
Genome analysis of multiple pathogenic isolates of Streptococcus agalactiae : Implications for the microbial ‘‘pan-genome’’
ResponderBorrarEste trabajo fue pionero en la definición y análisis del pangenoma y de los genomas núcleo y accesorio y estos conceptos tienen una gran implicación en el uso e interpretación de los datos genómicos. Por una parte, muestran las dificultades de definir el concepto de especie bacteriana. Por otro lado, demuestran que la variabilidad intraespecífica es muy alta en bacterias. La variación intraespecífica es tan alta que, según su extrapolación matemática, para capturar toda la diversidad genética de una especie podrían hacer falta cientos de
genomas secuenciados. Si bien hay especies con muy poca recombinación donde podría aplicarse perfectamente esto para definir a la especie el resto de los OTUs bacterianos siguen presentando la dificultad de acotar hasta que nivel taxonómico llega a agrupar el genoma núcleo. Por ejemplo, muchos de los genes en el genoma accesorio comprenden funciones que pueden hacer que dos cepas con un genoma núcleo idéntico tengan funciones ecológicas, interacciones o niveles de virulencia muy distintos. Así el genoma podría considerarse que está definiendo un género y varias especies y no una especie con varias cepas. Una utilidad importante en definir los distintos genomas de una especie es que puede ayudar a entender la biología de los grupos procariontes similares con miembros en distintos ambientes. Así, este trabajo deja patente que aunque el uso del concepto de pan-genoma no termina por resolver el problema de definir especies bacterianas, tiene un uso potencial en aplicaciones clínicas o para resolver la función de grupos bacterianos en comunidades naturales.