Nudi-Symb

Título: Nuevas métodologías independientes del cultivo para descubrir bacterias simbiontes de animales marinos de cuerpo blando y su contribución a la defensa química de su hospedador

Grupos de investigación: Genómica de las Células Individuales Microbianas y Teoría, Bioinformática y Computación

Se sabe que los animales marinos de cuerpo blando, como esponjas, tunicados y moluscos, utilizan diversos compuestos bioactivos como estrategia protectora para defenderse de sus posibles depredadores; sin embargo, se especula que aún quedan por descubrir miles de compuestos novedosos. La presencia de estos compuestos bioactivos en sus tejidos no significa que sean producidos en su totalidad por ellos mismos. En este sentido, nuestro equipo de investigación fue el primero en descubrir que los nudibranquios contienen nuevos linajes taxonómicos de simbiontes bacterianos, que producen moléculas bioactivas hasta ahora desconocidas, que proporcionan defensa química a sus hospedadores. Su clúster de genes biosintéticos (CGB) se ha descubierto utilizando las técnicas genómicas independientes de cultivo, con el objetivo de producir el compuesto bioactivo por un cultivo heterólogo. Sin embargo, es muy común que aunque el cultivo heterólogo exprese el CGB insertado, no se consigue sintetizar la molécula bioactiva final. Estos resultados nos inspiraron para formular la hipótesis principal del proyecto Nudi-Symb: los nudibranquios podrían estar proporcionando algunos precursores a sus simbiontes que al final dan lugar a la síntesis de una molécula bioactiva. Hasta ahora, sólo se han estudiado las moléculas bioactivas de un 5% de las 6.000 especies de nudibranquios y la composición de su microbioma en un 0,5%, por lo que seguramente quedarán por descubrir nuevos compuestos químicos y nuevos linajes bacterianos no cultivados (nuevas familias, órdenes, o incluso filos). Con el fin de encontrar más especies de nudibranquios que alberguen nuevas bacterias simbióticas, investigaremos una gran colección de especies de nudibranquios mediante tecnologías innovadoras. Desarrollaremos nuevas metodologías para: 1) la genómica de células individuales bacterianas procedentes de tejidos de nudibranquios, con el fin de detectar nuevos linajes bacterianos y nuevos CGB, 2) obtención de diferentes variantes de secuencia del CGB diana en otros miembros del mismo linaje taxonómico, mediante PCR en gotas y secuenciación de células bacterianas recolectadas por citometría de flujo, 3) obtención del genoma del nudibranquio seleccionado y análisis de sus perfiles de expresión génica en diferentes partes de su cuerpo y diferentes condiciones, 4) estudiar la transmisión de los linajes bacterianos de nuestro interés en las comunidades marinas. Nuestro principal objetivo es proporcionar una imagen completa de cómo los microbios interactúan con sus hospedadores cuando sintetizan las moléculas bioactivas. Este enfoque combinado no se ha utilizado en ningún estudio previo sobre nudibranquios, ni sobre otros animales marinos de cuerpo blando. Produciremos resultados de gran impacto sobre el mecanismo que subyace a las interacciones entre los nudibranquios y sus bacterias simbióticas, que serán útiles para ampliar nuestros conocimientos generales en los campos de la microbiología, la zoología, la ecología, la bioinformática, y también serán de interés para la industria biotecnológica. Las nuevas metodologías que usaremos en el laboratorio, los nuevos algoritmos bioinformáticos que desarrollaremos y las nuevas estructuras moleculares que descubriremos en este proyecto Nudi-Symb, podrán utilizarse en el futuro para el desarrollo de nuevos fármacos médicos. Nuestro proyecto aportará avances científicos que serán de gran utilidad y beneficiosos para la sociedad.

simbiosis, microbioma, biología de sistemas, genómica de las células individuales microbianas, metagenómica, transcriptómica, clústeres de genes biosintéticos, microbios no cultivados, nudibranquios, animales marinos de cuerpo blando

Ministerio de Ciencia e Innovación

Universitat de València