Nudi-Symb

Títol: Noves metodologies independents del cultiu per a descobrir bacteris simbionts d'animals marins de cos bla i la seua contribució a la defensa química del seu hoste

Grups d'investigació: Genòmica de les Cél·lules Individuals Microbianes i Teoria, Bioinformàtica i Computació

Se sap que els animals marins de cos bla, com a esponges, tunicats i mol·luscos, utilitzen diversos compostos bioactius com a estratègia protectora per a defensar-se dels seus possibles depredadors; no obstant això, s'especula que encara queden per descobrir milers de compostos nous. La presència d'aquests compostos bioactius en els seus teixits no significa que siguen produïts íntegrament per ells mateixos. En aquest sentit, el nostre equip d'investigació va ser el primer a descobrir que els nudibranquis contenen nous llinatges taxonòmics de simbionts bacterians, que produeixen molècules bioactives fins ara desconegudes, que proporcionen defensa química als seus hostes. El seu clúster de gens biosintètics (CGB) s'ha descobert utilitzant les tècniques genòmiques independents de cultiu, amb l'objectiu de produir el compost bioactiu per un cultiu heteròleg. No obstant això, és molt comú que encara que el cultiu heteròleg expresse el CGB inserit, no s'aconsegueix sintetitzar la molècula bioactiva final. Aquests resultats ens van inspirar per a formular la hipòtesi principal del projecte Nudi-Symb: els nudibranquis podrien estar proporcionant alguns precursors als seus simbionts que al final donen lloc a la síntesi d'una molècula bioactiva. Fins ara, només s'han estudiat les molècules bioactivas d'un 5% de les 6.000 espècies de nudibranquis i la composició del seu microbioma en un 0,5%, per la qual cosa segurament quedaran per descobrir nous compostos químics i nous llinatges bacterians no cultivats (noves famílies, ordres, o fins i tot talls). Amb la finalitat de trobar més espècies de nudibranquis que alberguen nous bacteris simbiòtics, investigarem una gran col·lecció d'espècies de nudibranquis mitjançant tecnologies innovadores. Desenvoluparem noves metodologies per a: 1) la genòmica de cèl·lules individuals bacterianes procedents de teixits de nudibranquis, amb la finalitat de detectar nous llinatges bacterians i nous CGB, 2) obtenció de diferents variants de seqüència del CGB diana en altres membres del mateix llinatge taxonòmic, mitjançant PCR en gotes i seqüenciació de cèl·lules bacterianes recol·lectades per citometria de flux, 3) obtenció del genoma del nudibranqui seleccionat i anàlisi dels seus perfils d'expressió gènica en diferents parts del seu cos i diferents condicions, 4) estudiar la transmissió dels llinatges bacterians del nostre interés en les comunitats marines. El nostre principal objectiu és proporcionar una imatge completa de com els microbis interactuen amb els seus hostes quan sintetitzen les molècules bioactives. Aquest enfocament combinat no s'ha utilitzat en cap estudi previ sobre nudibranquis, ni sobre altres animals marins de cos bla. Produirem resultats de gran impacte sobre el mecanisme que subjau a les interaccions entre els nudibranquis i els seus bacteris simbiòtics, que seran útils per a ampliar els nostres coneixements generals en els camps de la microbiologia, la zoologia, l'ecologia, la bioinformàtica, i també seran d'interés per a la indústria biotecnològica. Les noves metodologies que usarem en el laboratori, els nous algorismes bioinformàtics que desenvoluparem i les noves estructures moleculars que descobrirem en aquest projecte Nudi-Symb, podran utilitzar-se en el futur per al desenvolupament de nous fàrmacs mèdics. El nostre projecte aportarà avanços científics que seran de gran utilitat i beneficiosos per a la societat.

simbiosi, microbioma, biologia de sistemes, genòmica de les cèl·lules individuals microbianes, metagenòmica, transcriptòmica, clústers de gens biosintètics, microbis no cultivats, nudibranquis, animals marins de cos bla

Ministerio de Ciencia e Innovación

Universitat de València