>nuovo metodo di accesso e di decifrare le informazioni incorporate nelle genomi di interesse, con solo minuto quantità di DNA.

>li scienziati del US Department of Energy (DOE) genoma misto Institute (JGI) Bigelow e il Laboratorio di Scienze Oceano sono assemblati di alta qualità, priva di un progetto di contaminazione di genomi di biodegradazione incolto microrganismi utilizzando un romanzo singola cella sequenziamento del genoma approccio. La prova di principio studio, pubblicato nella edizione del 23 aprile sulla rivista PLoS One, ricercatori offre un nuovo metodo di accesso e di decifrare le informazioni incorporate nelle genomi di interesse, con solo minuto quantità di DNA.

‘La maggior parte dei genomi microbici sequenziato finora sono derivati da organismi coltivate in laboratorio,’ ha detto DOE JGI direttore Eddy Rubin. ‘Si stima che circa il 99,9 per cento dei microbi che esistono su questo pianeta attualmente eludere i metodi standard di coltura, negando loro l’accesso a materiale genetico, in modo che abbiamo per esplorare altri metodi per caratterizzare loro. Il potere della singola cella genomica è che ci offre la possibilità di risolvere una cella da un complesso ambientale campione, liberare il DNA da quella cella, e enzimaticamente produrre milioni di copie del genoma in modo che che abbiamo abbastanza di sequenza del DNA e caratterizzano il suo potenziale metabolico.

‘Nella sua veste di cittadino utente impianto, DOE JGI è dedicata ad aiutare i nostri utenti di espandere l’utilità delle informazioni genomiche di anticipo DOE-missione pertinenti scienza – e in questo caso particolare, sulla nostra comprensione di come il bilancio del carbonio è mantenuta in l’oceano. La singola cella approccio sarà di grande interesse per molti dei nostri utenti che hanno problemi con l’accesso ai loro particolare destinazione genomi. ‘

Tanja Woyke ei suoi colleghi presso il DOE JGI sequenziati genomi di due flavobacteria incolto, microrganismi marini noti per la loro capacità biopolimero degrado. Il campione ambientale per questo tipo di lavoro – oceani di acqua di superficie – sono stati raccolti nel Maine’s Boothbay Harbor. I due sono stati scelti da flavobacteria Bigelow Laboratorio collaboratori Ramunas Stepanauskas e Michael Sieracki, che sono particolarmente interessati a geni che codificano proteorhodopsins.

‘Proteorhodopsins consentire alcune cellule microbiche per sfruttare l’energia dalla luce solare in un processo che è molto diverso da fotosintesi,’ ha detto alti Stepanauskas autore. ‘Metagenomic Recenti studi hanno rivelato che proteorhodopsins sono molto abbondanti e diversificati nel mare. Utilizzando la nostra tecnologia a cella singola sequenza, stiamo iniziando a individuare le specifiche del gruppo di microrganismi che portano proteorhodopsin geni, e di analizzare il contesto genomico che possono far luce sul ruolo della proteorhodopsins nel mare e il loro potenziale nel settore della biotecnologia. ‘

Una tecnica chiamata fluorescenza attivato la selezione di cellule è stato utilizzato dalla Bigelow scienziati di scegliere i singoli cellule batteriche direttamente dal punto di vista ambientale campione. Le singole cellule sono state poi lisato (soffiato aperte) e un processo chiamato più spostamento di amplificazione è stato applicato a fare milioni di copie del genoma batterico per il sequenziamento. La conseguente flavobacterial genoma sequenze sono circa 80 a 90 per cento completa, un livello sufficiente, Woyke detto, per dimostrare l’utilità della tecnica. Woyke accreditati JGI DOE’s Cliff Han e il suo team a Los Alamos National Laboratory (LANL), che ha lavorato sulla chiusura delle lacune nel montaggio.

Anche se la sequenza flavobacteria sono organismi marini, Stepanauskas sottolineato che la cella singola sequenza approccio può essere applicato agli organismi di un certo numero di ambienti, compresi quelli che abitano comunità microbica ambienti estremi, come il caldo piscine, terreni contaminati, e quelli che costituiscono l’umana microbiome. La tecnica si esclude la necessità di coltura prima sequenza, ha detto, perché solo una cella è necessario per la decodifica del genoma.

‘Fino a quando è possibile isolare una singola cella, da scegliere per l’ambiente, lyse, si può generare milioni di copie del genoma e che l’accesso alle informazioni all’interno di questo organismo,’ Woyke confermato. ‘Uno dei principali problemi che ancora ha bisogno di raffinazione è la lisi passo, dal momento che molti microbi non lyse con soluzioni alcaline, l’agente più comune per il lavoro. Ma stiamo attivamente lavorando su questo. ‘

La capacità di sequenza del DNA di una singola cella era incolto documentato per la prima volta nel 2005 a Roger Lasken della squadra, mentre era a New Haven, società con sede Stadiazione molecolare, ma la tecnica non è stata ancora resa completati genoma. ‘Se una copia del genoma rimane intatto, si dovrebbe teoricamente essere in grado di terminare un genoma di una singola cellula,’ Woyke detto. Ha inoltre osservato che altri gruppi stanno lavorando per la messa in cellule identiche per avere una migliore possibilità di raggiungere tale obiettivo.

‘Tuttavia, ogni cellula microbica può risultare differente, questo è solo uno dei senza risposta, domande di base in biologia, che possono essere finalmente affrontato dalla singola cella genomica,’ aggiunto Stepanauskas. ‘Anche senza completato genoma assemblee, cella singola sequenza radicalmente offre nuove opportunità per la ricerca di base e delle applicazioni delle biotecnologie microbiche’ incolto maggioranza.”

Woyke ha detto che stanno lavorando con diversi DOE JGI collaboratori di applicare la singola cella approccio ad altri organismi di interesse. Uno dei progetti comporta l’esame della comunità microbica all’interno mucca rumine per individuare gli enzimi che rompono cellulosa da materiale vegetale che può essere utilizzato per la prossima generazione di produzione di biocarburanti.

Altri autori dello studio includono DOE JGI Gary’s Xie, Cliff Han, Hajnalka Kiss, Jimmy Saw, Pavel Senin, e Chi Yang, Alex Copeland e Jan-Cheng Fang. Altre istituzioni che collaborano sono l’Università di La Laguna (Spagna), l’Università delle Hawaii a Manoa e la National Yang-Ming University (Taiwan).

Fonte: DOE / Joint Genome Institute

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