Introdução à Metagenómica

Genes utilizados para identificar organismos em estudos de DNA metabarcoding. São altamente conservados entre espécies, mas contêm regiões variáveis que permitem a identificação específica.

Técnicas de sequenciamento de DNA que usam genes marcadores para identificar e quantificar organismos em uma amostra.

Regiões altamente conservadas de um gene marcador, que permitem o desenho de primers para amplificação e sequenciamento.

Regiões variáveis dentro de um gene marcador que permitem distinguir diferentes espécies. Essas regiões são utilizadas como código de barras para identificação.

O gene 16S rRNA é um gene marcador amplamente utilizado para identificar e classificar bactérias.

O gene 18S rRNA é um gene marcador usado para identificar e classificar eucariotos.

A definição tradicional de espécie baseia-se na capacidade de reprodução e geração de descendentes férteis. No entanto, esta definição é problemática para microrganismos como bactérias e fungos.

Unidades taxonômicas operacionais (OTUs) são grupos de sequências genéticas que são semelhantes o suficiente para serem consideradas da mesma espécie. É um conceito usado para analisar comunidades microbianas.

Um método estatístico que busca determinar quais são os principais fatores que explicam as diferenças entre comunidades de microrganismos. É útil para analisar a influência de diferentes fatores ambientais ou ecológicos na estrutura das comunidades.

Um método que permite estimar a diversidade de uma comunidade microbiana, mesmo quando não se conhece o número total de espécies presentes. É útil para comparar amostras com diferentes tamanhos de amostragem.

Um método que testa a robustez das medidas de diversidade, avaliando a variabilidade das estimativas obtidas por diferentes amostras aleatórias da comunidade.

Sequenciamento do conteúdo de ácidos nucleicos de todas as células de uma amostra, permitindo analisar a composição, funções e interações de toda a comunidade microbiana.

Sequenciamento do conteúdo de ácidos nucleicos de uma única célula, permitindo analisar o genoma de uma célula individual, revelando informações que podem estar escondidas em amostras de populações.

O estudo do material genético extraído diretamente de amostras ambientais, como água e solo.

A metagenómica proporciona uma visão abrangente da diversidade microbiana em um nicho ecológico, incluindo as interações dos microrganismos com o ambiente.

As novas tecnologias de sequenciação de DNA de alto débito possibilitaram a análise do material genético total de amostras ambientais, abrindo caminho para a metagenómica.

Muitos organismos não podem ser cultivados em laboratório, tornando a metagenómica uma ferramenta essencial para o estudo de comunidades microbianas complexas.

A metagenómica permite identificar novas proteínas com potencial biotecnológico, através da análise de sequências de DNA.

O estudo do microbioma humano, ou seja, a comunidade de microrganismos que vive no corpo humano, é um campo de estudo importante dentro da metagenómica.

A metagenómica é utilizada para estudar a diversidade microbiana em diversos ambientes, incluindo outros animais e até mesmo superfícies como teclados.

A metagenómica é uma área de estudo em constante desenvolvimento, com potencial para revolucionar nossa compreensão da vida em todos os seus níveis.

O armazenamento prolongado de amostras de DNA pode levar à perda seletiva de algumas espécies, comprometendo a integridade da amostra.

A técnica de sequenciamento de DNA genômico não distingue entre microrganismos vivos e mortos. É necessário extrair e sequenciar RNA para identificar microrganismos vivos.

Usar bases degeneradas (ambíguas) na sequenciação da região 16S permite uma melhor cobertura da diversidade de regiões variáveis, o que aumenta a eficiência da análise.

A amplificação do 16S pode produzir resultados enviesados, com falsos positivos, devido à variação do número de cópias do gene 16S por célula.

A sequenciação de DNA não é perfeita e pode conter erros. Esses erros podem ser introduzidos por várias etapas do processo, como a preparação da biblioteca, a reação de PCR e a própria plataforma de sequenciamento.

A diversidade α mede a riqueza de espécies dentro de uma única amostra, ou seja, o número de OTUs presentes.

A diversidade β compara a composição de OTUs entre diferentes amostras, revelando o quão distintas são as comunidades microbianas.

Os genes marcadores são frequentemente chamados de "genes housekeeping" porque são essenciais para o funcionamento normal dos organismos e estão presentes em todas as células.

A transferência horizontal de genes é o processo em que um organismo recebe genes de outro organismo que não é seu pai, geralmente por meio de vírus ou plasmídeos.

Embora a sequenciação do gene marcador permita a identificação a nível de espécie ou estirpe, ela só é útil se a informação genética desse organismo já estiver disponível nas bases de dados.

A classificação de sequências de genes marcadores em OTUs, ou seja, agrupamento, pode ser feita com base na sua composição ou semelhança.

A presença de múltiplas cópias do gene marcador em uma única célula pode complicar a interpretação dos resultados, pois a quantidade de sequências do gene não necessariamente reflete a quantidade do organismo na amostra.