Què fem
La genòmica de cèl·lules individuals microbianes representa un enfocament innovador per a estudiar la diversitat microbiana i la simbiosi entre els microbis. Ens permet obtindre genomes de microbis amb característiques del nostre interés, o detectar relacions entre microbis que es troben l'un dins de l'altre, o adherits entre si.
La genòmica unicel·lular microbiana difereix en gran manera de la genòmica unicel·lular utilitzada per a l'anàlisi de l'expressió gènica en les cèl·lules canceroses. Els gens expressats en els organismes eucariotes poden amplificar-se mitjançant engreixadors oligo(dT), tanmateix, això és impossible en el cas dels bacteris, que manquen de les cues poli(A) en els seus transcrits.
En el flux de treball de la genòmica de cèl·lules individuals microbianes, s'utilitza la classificació de cèl·lules activades per fluorescència (FACS) per a recol·lectar les cèl·lules bacterianes d'interés, en funció de la seua grandària cel·lular, la seua granularitat interna o la seua fluorescència, que s'analitza per l'instrument FACS a una velocitat de diversos milers de cèl·lules per segon. Les cèl·lules es col·loquen en plaques de 96 o 384 pouets i l'ADN s'extrau mitjançant lisis alcalina. Després, s'aplica una mescla de hexàmers aleatoris i phi29 polimerasa en una reacció isotèrmica de 4 a 12 hores per a enriquir l'ADN per amplificació del genoma complet. Els femtograms d'ADN d'una cèl·lula s'amplifiquen fins a les quantitats requerides pels kits de preparació de biblioteques de seqüenciació estàndard. El contingut de cada cèl·lula individual se seqüencia per separat, donant lloc als denominats genomes individuals amplificats (SAGs). La seqüenciació revela la integritat del genoma i la seua contaminació. Posteriorment, podem analitzar les característiques metabòliques dels microbis recol·lectats, o centrar-nos en les seues interaccions amb altres microbis, per exemple, els bacteriòfags infectant bacteris, o la presència de simbionts adherits. Sense la genòmica de cèl·lules individuals microbianes no es descobririen molts genomes nous, ni noves interaccions microbianes.
El nostre grup domina una àmplia varietat de tècniques genòmiques. Per exemple, sovint combinem el flux de treball de la genòmica de cèl·lules individuals microbianes amb la metagenòmica, que ens proporciona informació sobre la composició de la comunitat microbiana i les característiques genòmiques dels genomes assemblats del metagenoma obtinguts mitjançant el binning dels contigs (MAGs). Si les mostres contenen moltes cèl·lules dels hostes, com els teixits d'animals o humans, avaluem la composició microbiana mitjançant la seqüenciació d'amplicons d'ADN ribosomal 16S. A més, per a verificar les nostres observacions basades en la seqüència, sovint utilitzem tècniques de cultiu tradicionals.
Tenim col·laboradors a tot el món, per exemple:
- DOE Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, els EUA
- Department of Chemistry and Biochemistry, Universitat de Califòrnia Sant Diego, els EUA
- Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, els EUA
- Beth Israel Deaconess Medical Center, Facultat de Medicina, Universitat d'Harvard, els EUA
- Australian Centre for Ecogenomics, Universitat de Queensland, Austràlia
- Institut de biomedicina molecular, Universitat de Commenius, Eslovàquia
Sobre la responsable del grup
Mária Džunková va tindre la seua primera experiència amb la seqüenciació d'ADN en l'Acadèmia de Ciències de Txèquia durant els seus estudis universitaris (2005-2010). Després es va traslladar a Espanya per a realitzar els seus estudis de doctorat en la Universitat de València (2010-2016), que van incloure una estada d'investigació en la Universitat d'Harvard (2014). Després de defensar la seua tesi doctoral titulada "Metagenòmica del microbioma de l'intestí humà dirigida per la citometria de flux", va aconseguir un postdoctorat en el Australian Centre for Ecogenomics de la Universitat de Queensland (2016-2019), on va desenvolupar el mètode anomenat "single-cell viral tagging" que serveix per a explorar el rang d'hoste dels bacteriòfags sense necessitat de cultiu microbià, i ho va aplicar al microbioma de l'intestí humà. Va ser convidada a un segon postdoctorat (2016-2021) en el DOE Joint Genome Institute (Lawrence Berkeley National Laboratory) per a continuar amb les seues tècniques de genòmica de cèl·lules individuals microbianes. A Califòrnia va estudiar les relacions entre els bacteriòfags i els bacteris en mostres ambientals i va explorar noves tècniques de la genòmica de cèl·lules individuals microbianes per a descobrir microbis simbiòtics dels animals marins de cos bla capaços de produir molècules bioactives. Es va incorporar a l'Institut de Biologia de Sistemes Integratius (I2SysBio) al desembre de 2021 per a crear el seu grup d'investigació de genòmica de cèl·lules individuals microbianes.
