Metagenómica, ¡menudo palabro!

La metagenómica es el estudio del conjunto de genomas de un determinado entorno (metagenoma) directamente a partir de muestras de ese ambiente, sin necesidad de aislar y cultivar esas especies. ¿Qué significa todo esto?

Empecemos por el principio. No todas las bacterias crecen en todas partes, ya que cada una necesita que se den unas condiciones bastante específicas para vivir. En el laboratorio solo trabajamos con un ínfimo porcentaje de ellas. El número de bacterias que desconocemos y que andan por ahí pululando es muchísimo mayor (se calcula que tan solo el 1% han sido cultivadas y clasificadas).

Todos estos microorganismos que desconocemos, se encuentran en distintas zonas, en sus hábitats naturales, ya sea un clima como la selva tropical o el plato del que estás comiendo. Las bacterias se asocian siempre a enfermedades, pero en realidad están por todas partes.

¿Qué nos puede aportar toda esta diversidad?

Los microorganismos poseen diversas actividades que les permiten realizar sus funciones de forma más eficaz. En estas actividades están implicadas las enzimas (sí, se escribe con “z”). Las enzimas son proteínas que se encargan de acelerar los procesos químicos, por ejemplo, el que sucede en tu estómago cuando te comes un filete. A la ciencia le interesa encontrar aplicaciones nuevas o mejoradas que puedan aumentar la calidad de vida de todos, incluido tú. Un ejemplo: imagina que tienes una mezcla en la que no puedes separar un veneno de un medicamento, y lo que quieres conseguir es algo que transforme el veneno en medicamento. Esto lo puede hacer una enzima, que podría existir en un microorganismo todavía desconocido. Y aquí es donde entra la metagenómica.

¿Cómo se hace esto?

Esquema de mutagénesis. 

Para empezar cogemos una muestra del ecosistema, como podría ser un poco de agua de una charca, y extraemos de ella el metagenoma (el ADN de todas y cada una de las bacterias que hay en el ecosistema). Una vez hecho esto, cortamos el ADN en fragmentos pequeños, lo suficiente como para contener un único gen. Estos fragmentos se introducen en vectores (para que nos entendamos, los vehículos que usaremos para llevar los genes a su destino, que son las bacterias); es importante tener en mente que hay un vector por cada fragmento de ADN, por lo que cada vector será diferente. Estos vectores se introducen en bacterias que permitan traducir los genes a proteínas. Cada colonia de bacterias traducirá un solo gen porque se introduce un vector de un solo tipo (específico).

Una vez hecho esto, con cada bacteria hacemos un análisis funcional consistente en lo siguiente:

Partiendo del ejemplo anterior, añadimos la mezcla a cada tipo de bacteria y observamos si son capaces de convertir el veneno en medicamento. De serlo, sabemos que ese gen que habíamos introducido es el que al traducirse tiene la enzima que nos interesa.

Así, tras dar tantas vueltas… (redoble de tambores) ¡EUREKA! Tenemos una nueva enzima de la que disponer para una aplicación útil.

Vale, con todo este rollo que te hemos soltado, pretendíamos acercarte a uno de los procesos más novedosos de obtención de nuevas aplicaciones para el día a día. En la próxima entrada, nos centraremos en la producción a gran escala de lo que hemos conseguido en esta parte del proceso, valiéndonos del ejemplo de la insulina sintética con fines terapéuticos.

¿Te ha quedado todo claro? ¿Alguna duda ha quedado rondando por tu mente? Como ya sabrás, estamos abiertos a cualquier sugerencia, crítica (siempre que sea constructiva) o lo que se te ocurra. Hasta la semana que viene, querido lector.





Referencias usadas
Metagenoma: acceso a los recursos potencialmente ilimitados de microorganismos no cultivables. Manuel Ferrer. Actualidad SEM (Sociedad Española de Microbiología).
Metagenomics. Philip Hugenholtz and Gene W. Tyson. News & Views (Q&A) - Nature|Vol 455|25 September 2008

Imagen tomada de: Screening for novel enzymes for biocatalytic processes: accessing
the metagenome as a resource of novel functional sequence space. Patrick Lorenz*, Klaus Liebeton, Frank Niehaus and Jürgen Eck.