Metagenomické profilování mikrobiálních společenstev

Abstract

Methods of molecular biology enable studies on microbial diversity based on analysis of genes encoding processes and biochemical pathways of individual microorganisms and also complete microbial consortia. For this a crucial step was elaboration of new technologies of high-throughput DNA sequencing. These methods made it possible to advance studies of diversity from analysis of genomes of model microorganisms easily cultivated in laboratories to simple communities living in extreme environments and further to complex microbial consortia. This experimental approach is based on metagenomic analyses. Important are studies on ecosystems negatively affected by human activity where microorganisms not only survive but they can convert their metabolism to degrade compounds toxic for higher organisms. An example is bacterium Achromobacter xylosoxidans A8 isolated form soils contaminated by toxic chlorobenzoates. Sequencing and analysis of Achromobacter xylosoxidans A8 genome made it possible to study genes coding for enzymes that are involved in chlorobenzoates degradation in the context of the complete genetic background. An interesting microbial biofilm - gelatinous stalactites - was discovered in an extremely acidic environment of the abandoned mine in Zlaté Hory (the Czech Republic). It is formed by a simple...

Metody molekulární biologie umožňují studium mikrobiální diverzity a analýzu genů kódujících procesy a biochemické dráhy jednotlivých mikroorganismů a celých mikrobiálních společenstev. K tomu zásadně přispěl vývoj technologií masivně paralelního sekvenování DNA. Tyto metody rozšířily možnosti zkoumání diverzity od studia jednotlivých genomů modelových a v laboratoři kultivovatelných mikroorganismů přes jednoduché komunity v extrémním prostředí až k výzkumům komplexních mikrobiálních konsorcií. Tento experimentální přístup je založen na analýze celého metagenomu. Pozornost je věnována ekosystémům negativně ovlivněným lidskou aktivitou, kde mikroorganismy dokáží nejen přežít, ale také adaptovat metabolismus k využívání a odbourávání látek toxických pro vyšší organismy. Příkladem je bakterie Achromobacter xylosoxidans A8 izolovaná z půdy kontaminované toxickými chlorbenzoáty. Sekvenace a analýza genomu Achromobacter xylosoxidans A8 umožnila studium genů kódujících enzymy zapojené do degradace chlorbenzoátů v kontextu kompletní genetické informace. V extrémně kyselém prostředí bývalého dolu ve Zlatých Horách (Česká republika) vznikají zajímavé útvary bakteriálního biofilmu, želatinové stalaktity. Ty jsou tvořené jednou z taxonomicky nejjednodušších komunit s majoritním zastoupením dvou bakterií rodu Ferrovum a...