Metagenômica: gene 16S rRNA

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16s cover

Conheça melhor a metodologia que usa o gene 16S rRNA para estudos metagenômicos 

Autor | Kelly Duarte

 

Microrganismos estão presentes em quase todos os lugares e são essenciais para os seres humanos e o planeta, podendo interagir de diferentes formas dando origem a comunidades que atuam com funções específicas no sistema em que habitam. 

 

Nossa compreensão sobre os microorganismos avançou muito, em especial por conta de técnicas metagenômicas que possibilitam a comparação entre diferentes comunidades bacterianas a partir de uma região conservada do genoma, denominada 16S (gene 16S rRNA). 

 

O gene 16S também conhecido como “16S rRNA amplicon sequencing”, dispõe de 1500 pb e é responsável por codificar o RNA ribossomal que constitui a subunidade menor dos ribossomos dos procariotos. 

 

Esse gene tem sido utilizado como marcador genético em estudos de filogenia e taxonomia de procariotos por apresentar 9 regiões hipervariáveis (V1-V9), mas também uma baixa taxa de mutação, que ao longo da evolução preservou sua funcionalidade, presumindo que essa região seja conservada. 

 

Em 1980, pesquisadores observaram que regiões estáveis do genoma poderiam estar associadas com a filogenia de bactérias. 

 

Posteriormente, com o auxílio do método do pirosequenciamento “454”, Zongzhi Liu e outros estudiosos, em 2008 estabeleceram a metodologia do 16S rRNA para análises de filogenia, dando início a uma revolução na microbiologia. 

 

Hoje, o 16s auxilia desde estudos de biodiversidade ecológica a investigação de doenças clínicas a partir do microbioma intestinal humano.

 

Na análise das leituras - reads - geradas no sequenciamento do 16S é possível utilizar bancos de dados como The Ribosomal Database Project (RDP), GreenGenes e o SILVA para identificação e classificação. 

 

Existem duas principais abordagens utilizadas no processo de análise das sequências, as Operational Taxonomic Unit (OTU) e a Amplicon Sequence Variant (ASV). 

As OTUs são baseadas na similaridade taxonômica dos microrganismos, na literatura a porcentagem comumente utilizada para organismos da mesma espécie é de 97%

 

Como esta abordagem é baseada na similaridade, existe o viés de que diferentes espécies se agrupam em um mesmo OTU. 

 

Uma outra questão é que a variação biológica não representada no banco de dados de referência pode ser perdida durante o processo de atribuição às OTUs.

 

A ASV é uma técnica baseada em sequências únicas (idênticas) de um determinado organismo, portanto, devem gerar sempre o mesmo ASV. Diferentes estudos podem ser comparados, pois o ASV representa melhor a realidade biológica dos dados. 

 

As ASV também são reprodutíveis para estudos futuros e não dependem de dados com referências incompletas. 

 

Uma outra vantagem, é que um valor estatístico é associado a cada ASV, proporcionando uma maior confiança nos resultados.

 

Pipelines também foram desenvolvidas para análise do gene 16S rRNA, os principais exemplos são o QIIME (Quantitative Insights Into Microbial Ecology), Mothur, MG-RAST (Metagenomics - Rapid Annotation using Subsystems Technology) e o RDPipeline (Ribosomal Database Project Pipeline).

 

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Saiba mais: 

 

Error-correcting barcoded primers for pyrosequencing hundreds of samples in multiplex

The Macaque Gut Microbiome in Health, Lentiviral Infection, and Chronic Enterocolitis

Accurate taxonomy assignments from 16S rRNA sequences produced by highly parallel pyrosequencers

Short pyrosequencing reads suffice for accurate microbial community analysis

Exact sequence variants should replace operational taxonomic units in marker-gene data analysis

Impact of 16S rRNA Gene Sequence Analysis for Identification of Bacteria on Clinical Microbiology and Infectious Diseases

16S rRNA Amplicon Sequencing for Metagenomics

 

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Última atualização: March 31, 2022, 6:54 p.m.

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