El potencial biosintético del microbioma oceánico global

Área de la Ciencia:

• Microbiología
• La metagenómica
• La bioquímica

Sus antecedentes:

• Las comunidades microbianas naturales exhiben una gran diversidad filogenética y metabólica, con potencial para descubrir nuevas enzimas y compuestos.
• El estudio de la diversidad microbiana para identificar vías biosintéticas y sus huéspedes es un desafío, especialmente en entornos poco explorados como el océano abierto.
• El potencial biosintético de los microorganismos marinos sigue sin caracterizarse en gran medida debido a las limitaciones en el análisis de datos resueltos por genoma a gran escala.

Objetivo del estudio:

• Investigar la diversidad y la novedad de los grupos de genes biosintéticos en el océano global.
• Identificar enzimas y productos naturales previamente desconocidos de grupos microbianos poco explorados.
• Caracterizar nuevas vías de biosíntesis y sus compuestos bioactivos asociados.

Principales métodos:

• Integración de aproximadamente 10.000 genomas microbianos de fuentes cultivadas y de una sola célula.
• Reconstrucción de más de 25.000 borradores de genomas de más de 1.000 muestras de agua de mar.
• Análisis de datos resueltos por genoma para identificar y caracterizar grupos de genes biosintéticos.

Principales resultados:

• Descubrimiento de aproximadamente 40.000 grupos de genes biosintéticos supuestos, en su mayoría nuevos.
• Identificación de numerosos grupos de genes dentro de grupos filogenéticos inesperados, incluido el linaje bacteriano no cultivado "Candidatus Eudoremicrobiaceae".
• Caracterización de las vías de la fospeptina y la pitonamida, revelando estructuras y enzimología de compuestos inusuales.

Conclusiones:

• Las estrategias impulsadas por la microbiómica son efectivas para explorar enzimas no descritas y productos naturales en comunidades microbianas poco exploradas.
• El océano alberga un rico y en gran parte sin explotar reservorio de diversidad biosintética microbiana.
• Esta investigación amplía el panorama conocido de productos naturales microbianos y sus vías de biosíntesis.