Título
Análisis metagenómico de los microbiomas asociados a esponjas marinas del Parque Nacional Cabo Pulmo (BCS), dirigido a la búsqueda de genes involucrados en la síntesis de policétidos y péptidos no ribosomales con potencial actividad antimicrobiana.
Metagenomic Analyses of Microbiomes Associated to Marine Sponges from Cabo Pulmo National Park, (BCS), in Search of Polyketides and Nonribosomal Peptides with Potential Antibiotic Activity
Autor
FERNANDA ISABEL ARIZA PEREZ
Colaborador
MARIA ASUNCION LAGO LESTON (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
Las esponjas marinas son animales filtradores, muy antiguos que poseen relaciones simbióticas con distintas comunidades de microorganismos, las cuales pueden ser de alta (HMA) o baja (LMA) abundancia microbiana dependiendo de la especie de esponja. Una consecuencia interesante de esta asociación es la producción de metabolitos secundarios con potencial bioactivo, como los policétidos (PK) y péptidos no ribosomales (NRP). Estos compuestos constituy en el grupo más grande de productos Naturales de origen microbiano con reportada actividad antibiótica y anticancerígena. La manera en que estos compuestos son biosintetizados ofrece grandes ventajas para la biotecnología, por lo que su búsqueda es común. Una forma innovadora de explorar variedades de estos compuestos, es a través del estudio metagenómico de esponjas, que consiste en secuenciar todo el ADN de sus comunidades microbianas y buscar in silico, grupos de genes biosintéticos (BGC, por sus siglas en inglés) que codifiquen para las enzimas (sintasas): PKS y NRPS. En el presente trabajo, se analizaron los microbiomas de 3 especies de esponja, agua y sedimento recolectadas de 4 sitios con profundidades distintas del arrecife del Parque Nacional de Cabo Pulmo, B.C.S, en el mes de abril 2016. Las esponjas fueron identificadas mediante el gen de la subunidad I de la citocromo oxidasa mitocondrial (COI), como: Aplysina revillagigedi, Cliona celata y Prosuberites laughlini. La caracterización de sus microbiomas se realizó por medio de la amplificación de la región V4 del 16S del ARNr, utilizando tecnología de secuenciación Illumina y la paquetería de análisis bioinformáticos de microbiomas QIIME. Se realizó un análisis funcional de los microbiomas de esponjas basado en inferencias filogenéticas utilizando, PICRUSt, como primeracercamiento para la identificación de los microbiomas con mayor contenido de Genes involucrados en la producción de compuestos bioactivos, en particular PKs y NRPs. Basándonos en los resultados de este análisis, así como en la biodiversidad y la singularidad de su comunidad microbiana, se seleccionó a la especie A. revillagigedi, para secuenciar por shotgun su metagenoma y realizar una búsqueda de BGCs de PKS y NRPS en las siguientes bases de datos especializadas: antiSMASH y NaPDoS. Se detectaron 5 BGCs involucrados en la síntesis de PKS tipo 1 por antiSMASH; 3 de los cuales presentaron dominios asociados a la producción de 2 compuestos anticancerígenos: Epotilona y Fumonisina. A la
Marine sponges are ancient filter-feeder animals that possess symbiotic relationships with distinct communities of microorganisms, which can be of high or low microbial abundance depending on the sponge species. An interesting outcome of this association is the production of secondary metabolites with bioactive potential, such as polyketides (PK) and non-ribosomal peptides (NRP). These compounds constitute the largest group of natural products of microbial origin, with known antibiotic and anticancerous activity. They are highly sought after because their biosynthesis represents a biotechnological advantage. An innovative way to explore varieties of these compounds is through the metagenomic study of sponges, which consists of sequencing all the genetic material present in their microbiome, to search (by in silico means) for clusters of biosynthetic genes (BGC) that codify for the enzymes (synthases) that produce these compounds, namely: PKS and NRPS. In the present study, the microbiomes of three species of sponges, wáter and sediment were analyzed. These were collected from 4 sites with different depths in the coral reef of The National Park of Cabo Pulmo, BCS, in April of 2016. The sponges were identified through the mitochondrial cytochrome oxidase c subunit I gene (COI), as Aplysina revillagigedi, Cliona celata and Prosuberites laughlini. Their microbiomes were characterized through the amplification of the V4 region of the 16S rRNA, using Illumina sequencing technology and QIIME, a software used for the bioinformatic analysis of microbiomes. The sponge microbiomes were functionally analyzed based on phylogenetic inferences, through PICRUSt. This was done in order to identify the microbiome with the greatest quantity of genes involved in the production of bioactive compounds, such as PKs and NRP. Based on the results of this analysis, as well as the biodiversity and singularity of each sponges microbial community, the sponge Aplysina revillagigedi was selected to sequence its complete metagenome (shotgun metagenome) in search for BGC of PKS and NRPS in the following specialized databases: antiSMASH and NaPDoS. Five BGCs involved in the synthesis of type IPKS were detected through antiSMASH; 3 of which had domains associated to the production of the following two anticancerous compounds: Epotilone and Fumonisin. Parallel to the aforementioned studies,a colorimetric assay was performed on the crude extract of the sponge to assess its antibiotic potenti
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2017
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Ariza Pérez, F.I. 2017. Análisis metagenómico de los microbiomas asociados a esponjas marinas del Parque Nacional Cabo Pulmo (BCS), dirigido a la búsqueda de genes involucrados en la síntesis de policétidos y péptidos no ribosomales con potencial actividad antimicrobiana. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 104 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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