Anar al contingut

Mineria genómica

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

En bioinformática, la mineria genómica es definix com l'anàlisis computacional de senyes de seqüències nucleotídicas basat en la comparació i reconeiximent de patrons conservats.[1] Baixe esta definició, qualsevol método computacional que implique la busca i predicció de propietats fisiològiques o metabòliques es considera part de la mineria genómica. L'enfocament específic de la mineria genómica, aplicada als productes naturals (NPs), se centra en l'identificació de clústers de gens biosintéticos (BGCs) de NPs.

En atres paraules, la mineria genómica és una estratègia in silico de busca i predicció de característiques metabòliques dels organismes basada en els seus seqüències genómicas, sense necessàriament requerir coneiximent bioquímic previ.[2] La mineria genómica ha facilitat l'identificació de nous candidats de gens responsables de la síntesis de productes d'interés en diversos genomes aixina com de l'enteniment de la llògica biosintética d'innumerables BGCs i les seues relacions evolutives.[3]

Història

[editar | editar còdic]

El terme “mineria genómica” fa referència a la febra de l'or de Califòrnia de 1849 (coneguda com Califòrnia gold rush),[4][5] un periodo històric en el que un gran número d'immigrants varen aplegar a les afores de Sant Francisco, Califòrnia, en busca d'or en els sediment dels rius.[6] De manera anàloga, en els mils de genomes secuenciados disponibles hui en dia, que podríem comparar en els sediment dels rius, existix una riquea en forma de gens per a la biosíntesis de NPs, que oferix la possibilitat d'obtindre grans beneficis.


Des de l'antiguetat, els NPs han segut usats pel ser humà per al seu benefici, principalment en el tractament de malalties. Els primers registres de l'us de NPs daten de l'any 2600 a. C. en Mesopotamia, a on s'usaven olis vegetals per a tractar la tós, el refredat i l'inflamació.[7] De manera similar, egipcíacs, chinencs, grecs, hindús, romans i àraps obtenien extractes en propietats medicinals derivades de la herbolaria de la seua regió per mig de tècniques rudimentàries,[8] sense coneiximent detallat de la química darrere de dites infusions. No obstant, el descobriment de la penicilina va marcar una gran diferència en l'història dels NPs, iniciant una revolució científica en la busca de noves molècules en activitat antimicrobiana i, conseqüentment, en la producció de fàrmacs. A esta época se li coneix com l'era dorada dels antibiòtics, compresa entre 1930 i 1970, periodo durant el qual es varen descobrir la majoria dels NPs utilisats hui en dia en fins terapèutics i agronòmics.[9][10]

Archiu:Cronología del descubrimiento de las diversas clases de antibioticos de origen biológico y el tipo de bacteria al que hacen frente.png
Cronologia del descobriment de les diverses classes d'antibiòtics d'orige biològic i el tipo de bactèria al que fan front.

La cronologia del descobriment de diverses classes d'antibiòtics d'orige biològic, reflectix este periodo d'intensa activitat científica. Des de les últimes dos décades de el XX, els estudis genètics es varen centrar cada volta més en l'us de les tecnologies de seqüenciació.[11] La proliferació de proyectes de seqüenciació, aixina com la distribució i almagasenament de seqüències genómicas de microorganismes en bases de senyes, pronte va permetre l'estudi d'estes seqüències per a l'identificació de les rutes metabòliques del metabolisme especialisat i, posteriorment, per a l'identificació de gens biosintéticos no caracterisats prèviament.[12]

En les seqüències completes de vàries bactèries i foncs principalment, els científics varen descobrir el potencial inexplorado en estos genomes. Esta troballa va ser el punt de partida per a la concepció de la mineria genómica.[2]

¿Qué són els productes naturals?

[editar | editar còdic]
Archiu:Productos naturales.svg
Els productes naturals poden ser produïts per bactèries, foncs, plantes i animals. La cafeïna és produïda per Coffea arabica (planta). Les psitacofulvinas són pigments responsables dels colors roig lluent, taronja i groc específics dels loros (animal). l'ergotamina és una molècula compartix similitut en alguns neurotransmisores, i és un producte químic que s'obté a partir del cornezuelo (fonc). La kanamicina és un aminoglucósido produït per Streptomyces kanamyceticus (Bactèria), utilisat per a tractar infeccions bacterianes.

Els NPs són molècules orgàniques de baix pes molecular que comprenen una àmplia i diversa gama d'entitats químiques en múltiples funcions biològiques. Estes molècules poden ser produïdes per bactèries, foncs, plantes i animals. A diferència dels composts essencials per al metabolisme primari, els NPs són productes del metabolisme especialisat, en alta especificidad sobre els organismes i vies que els produïxen. Aixina mateix, requerixen condicions fisiològiques molt específiques per a la seua producció, lo que sugerix que, encara que no són indispensables per a les funcions bàsiques de l'organisme, conferixen ventages adaptatives, aumentant les provabilitats de supervivència de l'organisme productor. Els NPs poden actuar com quelantes de metals, inhibidors d'enzimes, antibiòtics, molècules de senyalisació, entre uns atres.[13][14]

Els NPs també són coneguts com metabòlits secundaris, un terme falcat per fisiòlecs vegetals[15] i popularisat per J. D. Bu’Lock en 1961, per a referir-se als NPs microbianos.[16] La diversitat i complexitat estructural dels NPs han despertat gran interés i en ocasions, desconcertat als científics en els seus esforços per aïllar i caracterisar estes molècules. El seu estudi ha revelat no solament la seua importància ecològica i evolutiva, sino també el seu potencial biotecnológico. És aixina que gràcies al desenroll de noves tecnologies, actualment es coneixen més de 126,000 NPs provinents de diverses fonts.[17]

Els NPs per tant, eixerciten rols variats, que poden analisar-se des de dos perspectives principals:


  1. Funció biològica: Es referix al paper que juga la molècula en l'organisme productor. Alguns metabòlits actuen per eixemple com a molècules de senyalisació en la comunicació entre comunitats biològiques complexes.[18] En essència, els NPs permeten als organismes produir i detectar senyals químiques que desencadenen respostes fisiològiques segons la naturalea de la molècula, conferint ventages adaptatives a l'organisme productor.[19]
  2. Funció antropocéntrica: Se centra en l'utilitat dels NPs per als sers humans, inclós el seu us en medicina, agricultura i atres àrees, per eixemple, antibiòtics, anticancerígenos, inmunosupresores, insecticida o herbicida.

Històricament, els NPs derivats de bactèries han eixercitat un paper crucial en el desenroll de composts medicinals i agrícoles,[20] convertint-se el brot Actinomycetota en una font prou versàtil d'antibiòtics. Estes bactèries produïxen aproximadament dos terços dels antibiòtics d'orige natural, aixina com una àmplia gama de fàrmacs en propietats antineoplásicas, antihelmínticas, antifúngicas i inmunosupresoras.[21][22]


A pesar dels èxits inicials en el descobriment de nous NPs, els científics s'han enfrontat a un estancament en l'identificació de composts nous, en redescubrimientos freqüents de molècules conegudes. No obstant, la genómica i la bioinformática han revelat un potencial de NPs encara no descoberts. Encara que l'identificació d'estos composts requerix esforços intensificats,[23][24] la mineria genómica ha accelerat la seua exploració i explotació.


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Nett, Markus (2014). Genome Mining: Concept and Strategies for Natural Product Discovery (en en), Springer International Publishing, pp. 199–245. doi:10.1007/978-3-319-04900-7_4. ISBN 978-3-319-04900-7.
  2. ↑ 2,0 2,1 Natural Product Reports.33(8)
    988–1005.ISSN 1460-4752.doi:10.1039/C6NP00025H.Consultat el 2024-04-02.
  3. ↑ Microbiology.154(6)
    1555–1569.ISSN 1350-0872.doi:10.1099/mic.0.2008/018523-0.Consultat el 2024-04-02.
  4. ↑ Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology.doi:10.1007/s10295-013-1389-9.
  5. ↑ Natural Product Reports.doi:10.1039/C6NP00025H.
  6. ↑ «Historical Impact of the Califòrnia Gold Rush».
  7. ↑ Journal of Natural Products.83(3)
    770–803.ISSN 0163-3864.doi:10.1021/acs.jnatprod.9b01285.Consultat el 2024-04-02.
  8. ↑ Metabolites.2(2)
    303–336.ISSN 2218-1989.doi:10.3390/metabo2020303.Consultat el 2024-04-02.
  9. ↑ «Descobriment i desenroll de la penicilina» (en en). American Chemical Society. Consultat el 2024-04-05.
  10. ↑ «La Penicilina: Cóm Una Bactèria Va canviar L'Història De la Medicina | Conceptes De l'Història» (en és). conceptosdelahistoria.com. Consultat el 2024-04-05.
  11. ↑ Journal of Theoretical Biology.135(3)
    303–307.ISSN 0022-5193.doi:10.1016/S0022-5193(88)80246-7.Consultat el 2024-04-02.
  12. ↑ ACS Chemical Biology.10(12)
    2841–2849.ISSN 1554-8929.doi:10.1021/acschembio.5b00658.Consultat el 2024-04-02.
  13. ↑ Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology.43(2-3)
    155–176.ISSN 1476-5535.doi:10.1007/s10295-015-1723-5.Consultat el 2024-04-02.
  14. ↑ Jenke-Kodama, Holger; Müller, {{{nom2}}}; Dittmann, {{{nom3}}} (2008). Evolutionary mechanisms underlying secondary metabolite diversity (en en), Birkhäuser, pp. 119–140. doi:10.1007/978-3-7643-8117-2_3. ISBN 978-3-7643-8117-2.
  15. ↑ Microbiology and Molecular Biology Reviews.80(1)
    1–43.ISSN 1092-2172.doi:10.1128/MMBR.00019-15.Consultat el 2024-04-02.
  16. ↑ Bennett (2020-11-26). Secondary Metabolism and Differentiation in Fungi, CRC Press. doi:10.1201/9781003064879. ISBN 978-1-003-06487-9.
  17. ↑ Journal of Medicinal Chemistry.52(7)
    1953–1962.ISSN 0022-2623.doi:10.1021/jm801514w.Consultat el 2024-04-02.
  18. ↑ Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences.362(1483)
    1195–1200.ISSN 0962-8436.doi:10.1098/rstb.2007.2044.Consultat el 2024-04-02.
  19. ↑ Natural Product Reports.37(4)
    566–599.ISSN 1460-4752.doi:10.1039/C9NP00048H.Consultat el 2024-04-02.
  20. ↑ Current Opinion in Microbiology.51
    72–80.ISSN 1369-5274.doi:10.1016/j.mib.2019.10.008.Consultat el 2024-04-02.
  21. ↑ Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology.41(2)
    185–201.ISSN 1476-5535.doi:10.1007/s10295-013-1325-z.Consultat el 2024-04-02.
  22. ↑ The Journal of Antibiotics.62(1)
    5–16.ISSN 1881-1469.doi:10.1038/ja.2008.16.Consultat el 2024-04-02.
  23. ↑ Proceedings of the National Academy of Sciences.114(22)
    5601–5606.ISSN 0027-8424.doi:10.1073/pnas.1614680114.Consultat el 2024-04-02.
  24. ↑ Nature Microbiology.7(5)
    726–735.ISSN 2058-5276.doi:10.1038/s41564-022-01110-2.Consultat el 2024-04-02.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Mineria_genómica&oldid=974601»