Evolutionary age of genes can assist in genome mining

La edad evolutiva de los genes puede ayudar en la minería genómica

El ritmo de secuenciación de genomas microbianos se acelera, con la esperanza de descubrir nuevos antibióticos, curas para diversas enfermedades o nuevas enzimas industriales. Sin embargo, alrededor del 25-30% de los genes de los genomas microbianos secuenciados no tienen una función asignada. Predecir las funciones de estos genes "desconocidos" podría desbloquear un considerable potencial biológico para aplicaciones biomédicas y biotecnológicas, así como avanzar en nuestra comprensión de los principios moleculares de la vida. Los métodos actuales de extracción de genes se basan fundamentalmente en la comparación de secuencias primarias o estructuras tridimensionales con las de genes ya caracterizados. El problema de estos enfoques es que los genes desconocidos sin homología con los genes ya caracterizados quedan completamente fuera de nuestro alcance. En este artículo sostengo que los enfoques evolutivos, como la filoestratigrafía genómica, pueden contribuir sustancialmente a la extracción de genomas, especialmente en lo que se refiere a genes sin homología con los caracterizados. Mi grupo ha utilizado recientemente la filostratigrafía genómica para descubrir nuevos genes implicados en la esporulación del organismo modelo bacteriano Bacillus subtilis. Estos nuevos genes de esporulación no mostraban ninguna homología de secuencia con los genes de esporulación conocidos y no habían sido detectados por todos los demás métodos de extracción de genomas. Su descubrimiento se ha basado únicamente en su antigüedad evolutiva. En este sentido, sostengo que la filostratigrafía debería integrarse en los procesos de minería genómica y desarrollo un breve ejemplo de cómo podría hacerse.

Las tecnologías de secuenciación del genoma han revolucionado la biología de la vida y la medicina (1). Las tecnologías de genómica unicelular han permitido la creación de un atlas de tumores humanos (2), una plataforma que puede proporcionar un nivel sin precedentes de tratamientos de medicina de precisión para pacientes con cáncer. Las tecnologías de secuenciación se utilizan ampliamente en la lucha de la humanidad contra las bacterias resistentes a los antibióticos, para aumentar la capacidad de detectar y estudiar la resistencia a los antimicrobianos (3). En la base de datos PubMed, existen actualmente 246 954 genomas bacterianos completamente secuenciados (4), de los cuales unos 50 000 se han añadido en los últimos 12 meses. 

Los genomas de microbios aislados de diversos entornos se están secuenciando a un ritmo cada vez mayor, con la esperanza de que esta biodiversidad nos ayude a encontrar nuevos antibióticos, curas para diversas enfermedades, nuevas enzimas industriales, biocombustibles y otras funciones útiles para la humanidad. Sin embargo, alrededor del 25-30% de todos los genes de los genomas microbianos secuenciados tienen una función desconocida. Predecir las funciones de estos genes «desconocidos» podría desbloquear un enorme potencial para comprender la biología de la vida, así como para aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.