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Viroma

El viroma se refiere al conjunto de virus [1] [2] que a menudo se investiga y describe mediante la secuenciación metagenómica de ácidos nucleicos virales [3] que se encuentran asociados con un ecosistema, organismo u holobionte en particular . La palabra se usa con frecuencia para describir metagenomas virales ambientales de escopeta . Los virus , incluidos los bacteriófagos , se encuentran en todos los entornos, y los estudios del viroma han proporcionado información sobre el ciclo de nutrientes , [4] [5] el desarrollo de la inmunidad, [6] y una fuente importante de genes a través de la conversión lisogénica . [7] Además, el viroma humano se ha caracterizado en nueve órganos (colon, hígado, pulmón, corazón, cerebro, riñón, piel, sangre, cabello) de 31 individuos finlandeses utilizando metodologías qPCR y NGS . [8]

Historia

Los primeros estudios exhaustivos de los viromas se realizaron mediante secuenciación comunitaria shotgun [9] , a la que se hace referencia con frecuencia como metagenómica. En la década de 2000, el laboratorio de Rohwer secuenció viromas de agua de mar, [9] [10] sedimentos marinos, [11] heces humanas de adultos, [12] heces humanas de bebés, [13] suelo, [14] y sangre. [15] Este grupo también realizó el primer viroma de ARN con colaboradores del Instituto Genómico de Singapur. [16] A partir de estos primeros trabajos, se concluyó que la mayor parte de la diversidad genómica está contenida en el viroma global y que la mayor parte de esta diversidad permanece sin caracterizar. [17] Esta opinión fue apoyada por un proyecto de secuenciación genómica individual, en particular el fago de micobacterias. [18]

A finales de la década de 2010, los avances en las tecnologías de secuenciación han permitido un estudio profundo de los viromas. [19] El viroma del intestino humano en particular ha ganado mayor atención como resultado de estos avances. [20] [21]

Métodos de estudio

Para estudiar el viroma, las partículas similares a virus se separan de los componentes celulares, generalmente mediante una combinación de filtración, centrifugación por densidad y tratamientos enzimáticos para eliminar los ácidos nucleicos libres. [22] Luego, los ácidos nucleicos se secuencian y analizan mediante métodos metagenómicos . Alternativamente, existen métodos computacionales recientes que utilizan directamente secuencias ensambladas metagenómicamente para descubrir virus. [23]

Global Ocean Viromes (GOV) es un conjunto de datos que consiste en la secuenciación profunda de más de 150 muestras recolectadas en los océanos del mundo en dos períodos de estudio por un equipo internacional. [24]

Huéspedes de virus

Podemos determinar el huésped del metagenoma a partir de la secuencia de identidad del profago.

Los virus son las entidades biológicas más abundantes en la Tierra, pero los desafíos para detectar, aislar y clasificar virus desconocidos han impedido realizar estudios exhaustivos del viroma global. [25] Se utilizaron más de 5 Tb de datos de secuencia metagenómica de 3042 muestras geográficamente diversas para evaluar la distribución global, la diversidad filogenética y la especificidad del huésped de los virus. [25]

En agosto de 2016, más de 125.000 genomas virales de ADN parcial, incluido el fago más grande identificado hasta ahora, aumentaron la cantidad de genes virales conocidos en 16 veces. [25] Se utilizó un conjunto de métodos computacionales para identificar posibles conexiones entre el virus huésped y el virus huésped. [25] La información del huésped viral aislado se proyectó sobre un grupo, lo que dio como resultado asignaciones de huésped para el 2,4 % de los grupos virales. [25]

Luego, el sistema inmunológico procariota CRISPR -Cas contiene una "biblioteca" de fragmentos de genoma de fagos (protoespaciadores) que han infectado previamente al huésped. [25] Se identificaron espaciadores de genomas microbianos aislados con coincidencias con contigs virales metagenómicos (mVC) para el 4,4% de los grupos virales y el 1,7% de los singletons. [25] Se exploró la hipótesis de que los genes de ARN de transferencia viral (ARNt) se originan en su huésped. [25]

Los ARNt virales identificados en el 7,6 % de las mVC se combinaron para aislar genomas de una sola especie o género. [25] La especificidad de la asignación viral al hospedador basada en ARNt se confirmó mediante las coincidencias de espaciadores CRISPR-Cas que mostraron una concordancia del 94 % a nivel de género. Estos enfoques identificaron 9992 posibles asociaciones hospedador-virus que permitieron la asignación del hospedador al 7,7 % de las mVC. [25] La mayoría de estas conexiones eran previamente desconocidas e incluyen hospedadores de 16 filos procariotas para los cuales no se habían identificado virus previamente. [25]

Muchos virus se especializan en infectar huéspedes relacionados. [25] Pueden existir generalistas virales que infectan huéspedes en distintos órdenes taxonómicos. [25] La mayoría de las coincidencias de espaciadores CRISPR fueron de secuencias virales a huéspedes dentro de una especie o género. [25] Algunos mVC estaban vinculados a múltiples huéspedes de taxones superiores. Un grupo viral compuesto por macs de muestras orales humanas contenía tres fotoespaciadores distintos con coincidencias casi exactas con los espaciadores en Actionbacteria y Bacillota . [25]

Tres protoespaciadores codificados en mVC identificados en muestras metagenómicas orales humanas que se vincularon a espaciadores CRISPR de huéspedes de filos distintos, Actinomycetes sp. taxón oral 180 (Actinomycetota) y Streptococcus plurextorum DSM 22810 (Bacillota).
Proporción de 18.470 virus conectados con huéspedes previstos en varios niveles taxonómicos

En enero de 2017, el sistema IMG/VR [26] , la base de datos de virus pública interactiva más grande, contenía 265 000 secuencias virales metagenómicas y virus aislados. Esta cifra aumentó a más de 760 000 en noviembre de 2018 (IMG/VR v.2.0). [27] Los sistemas IMG/VR sirven como punto de partida para el análisis de secuencias de fragmentos virales derivados de muestras metagenómicas.

Véase también

Referencias

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  2. ^ Zárate S, Taboada B, Yocupicio-Monroy M, Arias CF (noviembre de 2017). "Viroma humano". Archivos de investigaciones médicas . 48 (8): 701–716. doi :10.1016/j.arcmed.2018.01.005. PMID  29398104.
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