ADVANCED SEQUENCING TECHNOLOGIES AND THEIR IMPACT ON BROADER MICROBIOLOGY

Introducción.

En los últimos 10 años, la microbiología ha sufrido una revolución con los avances de la tecnología que permitirá como por ejemplo tener secuenciaciones del genoma de alto rendimiento, estas nuevas tecnologías están siendo utilizadas para explorar la diversidad microbiana en el entorno natural y la variación genética que puede ocurrir en las especies bacterianas. La secuencia del genoma es también el fundamento de las tecnologías, como la proteómica y transcriptómica (microarrays).

Las Antiguas y Las Nuevas Tecnologías de Secuenciación.

El método de secuenciación de Sanger ha sido la técnica para la tecnología de secuenciación de ADN de casi 30 años. Este método se basa en la síntesis de ADN en una plantilla singles tranded al azar. Esto genera una serie de fragmentos de tamaños diferentes que se corresponden con las posiciones de los terminadores. Los métodos más antiguos que requieren cuatro reacciones por plantilla (una para cada base: G, A, T y C), cada reacción que tiene una base diferente como un terminador. A pesar de estos avances tecnológicos en el método de Sanger, la secuenciación del genoma completo se lleva a cabo principalmente en los grandes centros del genoma específico que cada uno puede alojar hasta 100 máquinas de secuenciación. En la evolución reciente de la enzimología y microfluídica puede ofrecer un nuevo enfoque a la secuencia que podría producir un aumento masivo de la capacidad aleliminar la necesidad de que la enorme infraestructura requiere hoy en día. En esta revisión, no voy a dar una lista exhaustiva de las nuevas tecnologías, pero voy a describir algunas de las técnicas que aparecen publicados más prometedores.

Nuevas Tecnologías para la Secuenciación con Amplificación.

Amplificar el ADN es uno de los procesos que se utiliza en casi todas las técnicas de secuenciación. El método de Sanger, se hace mediante la clonación del ADN en un plásmido, sin embargo, esto tiene sus inconvenientes porque el ADN es una molécula biológicamente activa, por lo tanto, existen sesgos inherentes en contra de ciertos tramos de ADN. El método 454 es similar al método Polony que se trata de secuenciación masiva en paralelo por síntesis sobre un soporte sólido. Primero implica el corte del genoma y el acoplamiento de oligonucleótidos, luego, pirosecuenciación se lleva a cabo, con la incorporación de nucleótidos, es detectado por la liberación de pirofosfato inorgánico y la generación de fotones. Otro método de secuenciación masiva por síntesis a partir de fragmentos amplificados se ha desarrollado por una compañía llamada Solexa. Secuenciación Solexa difiere de Polony o secuenciación 454, ya que amplifica el ADN sobre una superficie sólida seguida de la síntesis por la incorporación de nucleótidos modificados vinculados con tintes de color

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Longitud de lectura, calidad de lectura

Se debe considerar 3 medidas de calidad para realizar una tecnología de secuenciación con fines específicos: leer la longitud, leerla calidad de emparejamiento. Si existen lecturas muy cortas, estas se vuelven de uso limitado para el conjunto de nuevos genomas completos. En la secuenciación de Sanger, esto se logra mediante la clonación de insertos grandes tomando lecturas de ambos extremos. En el 454 se están realizando esfuerzos para incorporar los datos de secuenciación de Sanger para poder así mejorar la calidad del consenso.
Para el diesel amargo pesado se empleó un catalizador de molibdeno-níquel cuyo poder de hidrogenación permite la transformación de los dibenzotiofenos tanto por la ruta de hidrogenó-lisis como por la ruta de hidrogenación.

I.1 INTRODUCCIÓN
Los esfuerzos por abatir los niveles de contaminación ambiental en el mundo se han intensificado notablemente ya que esta tiene importantes efectos en el bienestar y desarrollo de la humanidad. Debido a su enorme consumo, una de las áreas de mayor impacto ambiental es laconcerniente a la calidad de los combustibles derivados del petróleo, pues con ellos se cubre aproximadamente el 50% de la demanda mundial de energía.
Particular atención se ha puesto en la disminución del contenido de azufre en los combustibles, el cual se convierte en óxidos durante la combustión y estos, a su vez, se transforman en la atmósfera en lluvia ácida.
Para el futuro inmediato, en los países industrializados se han establecido regulaciones sumamente estrictas y con las que prácticamente se elimina el azufre de este combustible, ello ha obligado a desarrollar nuevas tecnologías tanto de procesos como de catalizadores para poder cumplir dichas regulaciones.
Eliminar el azufre de los combustibles es una tarea que se complica a medida que aumenta la densidad relativa de estos. Ello obedece a que al aumentar la densidad relativa no tan sólo se incrementa el contenido de hidrocarburos azufrados, sino también la dificultad para eliminarlos debido a la mayor complejidad de su estructura molecular y menor reactividad química.
Por ejemplo, en el gas natural sólo se encuentra ácido sulfhídrico, mientras que en gas licuado hay también hidrocarburos monosulfurados conocidos como mercaptanos. La gasolina contiene además compuestos azufrados de tipo cíclico como el tiofeno y los benzotiofenos; y en el diesel se encuentran importantes cantidades de dibenzotiofenos.
Así, para eliminar el azufre del diesel es procesado en reactores de hidrodesulfuración catalítica cuyo diseño y condiciones de operación dependen del volumen a tratar, de las propiedades físico-químicasde la carga y del contenido de azufre tanto de la carga como del producto final.
Aunque el contenido de azufre del diesel se puede disminuir manipulando las condiciones de operación (incrementando la temperatura t presión de reacción, eliminando o disminuyendo la presión parcial del ácido sulfhídrico) o bien incrementando la eficiencia del sistema de reacción ya sea con el empleo de catalizadores mejorados, la aplicación técnicas de cargado denso o la instalación de dispositivos mecánicos como os platos distribuidores, ellas no son suficientes para lograr disminuir el contenido de azufre a valores menores de 10 ppm.
Esto debido a que el diesel contiene importantes cantidades de dibenzotiofenos, los cuales se localizan en la fracción del diesel que hierve arriba de 330°C y cuya velocidad de reacción es mucho menor que la de otros hidrocarburos azufrados. Por esta razón, para lograr diesel a 10 ppm, es necesario disminuir el espacio velocidad a valores alrededor de 1.0 h-1, lo cual se tiene que emplear un reactor aproximadamente 2.5 veces mayor que los actuales para producir diesel de 500 ppm.
Todo esto tiene la desventaja de incrementar sensiblemente los costos, tanto de inversión como de operación de las unidades de hidrotratamiento, los cuales afectan el margen de beneficio de la refinería. Así, con objeto de proponer una alternativa más económica, se estudio un nuevo esquema de hidrodesulfuración consistente en separar la carga en dos fracciones con intervalos de ebullición diferentes, esto es, un corte ligero que no contiene dibenzotiofenos y un corte pesadodonde se encuentran los dibenzotiofenos.
Ambas corrientes se procesan en la misma unidad hidrodesulfuradora cuyo sistema de reacción está constituido por dos reacciones de diferente tamaño y cargados con catalizadores apropiados para tratar selectivamente las fracciones separadas y con lo cual es posible producir diesel de 10 ppm utilizando un volumen de reacción aproximadamente 35% menor que el requerido por el sistema con un reactor.
El petróleo y los combustibles fósiles constituyen más del 70% de las fuentes de energía primaria, hecho que involucra apreciables problemas de contaminación.
Metagenómica.

Se encuentra destinada a analizar el contenido genómico de las comunidades microbianas que viven en cualquier lugar particular, como el intestino humano o en el suelo. El análisis genómico se ha utilizado para evitar estos problemas, ya que puede permitir el análisis de microorganismos no cultivables, y el análisis filogenético molecular puede ser usado para estudiar la diversidad taxonómica de los organismos presentes. La ventaja de los métodos de genómica es que el análisis de contenido de genes también se dará una indicación del potencial metabólico de un entorno. Dos estudios recientes con 454 pirosecuenciación han demostrado el poder de las nuevas tecnologías de secuenciación de este tipo de análisis: un análisis de la enorme diversidad en los océanos y el otro el análisis de un entorno de baja complejidad. Este estudio ha sido capaz de concentrarse en los procesos biológicos así como la diversidad. Las tecnologías utilizadas son más rápidas y más baratas, estos estudios están limitados por la secuencia y la anotación genómica.

COMENTARIO:

En este artículo científico que acabe de leer se puede conocer variascaracterísticas acercad de nuevas tecnologías de secuenciación como es el caso de Sanger, Solexa, 454 y Polony, y estas aplicadas en varias ciencias (microbiología). Es importante destacar que estas tecnologías permiten llevar a cabo el proceso de secuenciación genómica en una sola operación. A futuro se busca realizar nuevos estudios como: detección de mutaciones, evolución, entre muchas otras para así ayudar a la ciencia avanzar cada vez más.