Las mejoras en la investigación genética continúan ofreciendo a los científicos con desafíos considerables, en particular la naturaleza enigmática de la genfuncionalidad. A pesar de los pasos significativos al mapear los códigos genéticos de los organismos vivos, una parte considerable de los genes, en particular en bacterias conocidas como Escherichia coli, permanece funcionalmente sin aclarar. Alrededor del 25% de estos genes aún tienen que asignarse un papel bien conocido, que requiere métodos de investigación más eficientes.
Investigadores de la Facultad de Medicina Yong Lo Lin de la Universidad Nacional de Singapur y la Universidad de California, Berkeley, han introducido una técnica innovadora llamada secuenciación de doble transposón (dual TN-seq). Este método avanzado facilita la rápida identificación de las interacciones genéticas entre los genes bacterianos, lo que lo convierte en una imagen más clara de cómo estos genes funcionan juntos y exponen las debilidades potenciales que pueden usarse para el desarrollo de futuros antibióticos.
El profesor asistente Chris Sham Lok de NUS Medicine describió la tecnología y la caracterizó como un relacionado con el mapeo de una red social para los genes bacterianos. «Ahora podemos ver qué genes dependen unos de otros y qué pares de genes no pueden vivir las bacterias», notó. Esta nueva visión es crucial para el desarrollo de antibióticos de la próxima generación.
El método, publicado en la revista Science, utiliza elementos genéticos móviles que se conocen como transposones etiquetados con ADN único: «códigos de barras» para alterar la función GEN. Al crear células bacterianas con dos insertos de transposón aleatorio y el uso de una recombinasa y una enzima para leer ambos códigos de barras al mismo tiempo, los investigadores pudieron identificar mutaciones dobles en el genoma bacteriano. Apunte al bien estudiado Streptococcus pneumoniae, el equipo pudo investigar el 73% de las 1,3 millones de deleciones posibles de Genpaar.
Su investigación arrojó 244 asociaciones genéticas significativas, incluidas las parejas que, cuando fueron retiradas al mismo tiempo, dieron como resultado la muerte de la bacteria. Uno de sus hallazgos fue Pyrj, una enzima recientemente identificada que está involucrada en la síntesis de bloques de construcción de ADN, que es común en diversas bacterias patógenas, como Clostridioides difficile, lo que lo convierte en un objetivo antibiótico prometedor. También descubrieron YJBK, una proteína crucial para iniciar la formación de la pared celular bacteriana, una estructura esencial para la integridad celular. Además, la metodología ofreció información sobre las funciones de 67 proteínas previamente misteriosas.
Además de iluminar las complejidades de la función del gen, el doble TN-SQ tiene implicaciones significativas para la ciencia médica. Se espera que el mapeo de redes genéticas bacterianas revele vulnerabilidades metabólicas que pueden dirigirse en la lucha contra la creciente amenaza de resistencia antimicrobiana. Es notable que esta técnica sea versátil y no requiere colecciones existentes de tribus mutantes, por lo que puede aplicarse a una variedad de patógenos y en diferentes condiciones ambientales, incluida la simulación de la exposición a los antibióticos.
El profesor Adam Deutschbauer de UC Berkeley enfatizó los beneficios de investigar las generacciones en pares en lugar de aislamiento. Esta estrategia revela debilidades latentes en los sistemas de bacterias que de otro modo permanecen inmerecidas, lo que mejora tanto la comprensión de la biología bacteriana como el desarrollo de nuevos enfoques para combatir infecciones resistentes a la medicina.
Al observar el futuro, el equipo de investigación quiere refinar aún más su método para estudiar genes esenciales, ampliar su aplicación a microbios clínicamente significativos y construir conjuntos de datos extensos que sean adecuados para dispositivos de entrenamiento y modelos para la inteligencia artificial en genómica funcional.
