Introducción a la Metagenómica y al tratamiento de datos Bioinformáticos. Aplicaciones en Agricultura.

Docente Coordinadora:

Dra. Diana Marco

Dra. en Ciencias Biológicas, Investigadora Adjunta CONICET). Cát. Matemática Aplicada Cs. Biológicas, FCEFYN, UNC.

Fundamentación del curso:

La Metagenómica es uno de los campos de más rápido avance en las ciencias actuales. Debido a que permite el acceso a los genomas de comunidades enteras de bacterias, virus y hongos, de otra manera inaccesibles, esta nueva disciplina extiende nuestra comprensión de la diversidad, ecología, evolución y funcionamiento de los microorganismos, al mismo tiempo que contribuye a la aparición y desarrollo de nuevas aplicaciones en diversas áreas, incluyendo a las ciencias agronómicas, ecológicas y ambientales (Marco 2010).

El continuo y dinámico desarrollo de técnicas de secuenciación más rápidas, junto con el avance de de métodos para lidiar con el aumento exponencial de datos generados están expandiendo la capacidad de analizar comunidades microbianas de una ilimitada variedad de hábitats y ambientes, incluyendo aquellos relacionados con las prácticas agrícolas. Asimismo, el sinergismo con otros campos de las disciplinas “ómicas”, como la transcriptómica, la metabolómica y otras, está liderando el camino hacia enfoques integrados y amplios, como el de la biología de sistemas (Marco 2011, 2016 en prensa).

Muchas áreas de las ciencias agropecuarias, ecológicas y ambientales se están beneficiando actualmente del enfoque metagénomico y su importancia en estos campos está creciendo aceleradamente. Por ejemplo, el ciclo del nitrógeno, de fundamental importancia en procesos naturales y agronómicos, es llevado a cabo principalmente por microorganismos (Correa et al 2012), y la Metagenómica está contribuyendo enormemente a su comprensión (Marco 2014). Otras muchas aplicaciones están surgiendo en las disciplinas agronómicas que hacen necesaria una introducción a la Metagenómica en la formación de profesionales e investigadores de la Ciencias Agropecuarias y disciplinas afines.

Referencias

  • -Diana Marco (Ed.) Metagenomics: Theory, Methods and Applications. Caister Academia Press, Norfolk, UK. ISBN 978-1-904455-54-7. 214 pp.
  • -Diana Marco (Ed.) 2011. Metagenomics: Current Innovations and Future Trends. Caister Academic Press, Norfolk, UK. ISBN 978-1-904455-87-5. 295 pp.
  • -Correa, David, Diana Marco, Eulogio Bedmar, David Bru and Laurent Philippot. (2012) Spatial distribution of N-cycle associated microbial communities and their functional activities showed complex patterns in constructed wetland sediments. FEMS Microbiology Ecology 83: 340-351.
  • -Diana Marco (Ed.) 2014. Metagenomics of the microbial Nitrogen cycle: Theory, Methods and Applications. Caister Academic Press, Norfolk, UK. 978-908230-48-5. 267 pp.
  • -Diana Marco (Ed.) Metagenomics: Current Advances and Emerging Concepts. Caister Academic Press, Norfolk, UK. (In press).

 

Objetivos generales:

Introducir el concepto de Metagenómica y “meta-ómicas” sus métodos y el tratamiento de datos bioinformáticos obtenidos en estudios metagenómicos y “meta-ómicos”.

Proporcionar las bases para el planteamiento integral de proyectos metagenómicos, desde el diseño hasta el análisis e interpretación de datos.

Explorar las posibles aplicaciones de la Metagenómica en la agricultura, ecología y disciplinas afines.

Objetivos específicos:

  • Introducir al alumno en el concepto de Metagenómica y “mata-ómicas”.
  • Introducir al alumno en los métodos y técnicas metagenómicas y de otras “meta-ómicas”, en especial aquellos empleados en estudios agrícolas, ecológicos y ambientales.
  • Introducir al alumno en los métodos de análisis, presentación e interpretación de datos bioinformáticos generados en estudios metagenómicos y “meta-ómicos”, particularmente de estudios agrícolas y ambientales.
  • Analizar las actuales y portenciales aplicaciones de la Metagenómica en estudios agrícolas, ecológicos y ambientales.

 

Contenidos:

-Breve introducción de conceptos relacionados (genética microbiológica, genomas de bacterias, virus y hongos, plásmidos, secuenciación, etc.). Conceptos ecológicos básicos de poblaciones, comunidades microbianas, diversidad y evolución.

-Concepto de Metagenómica y su desarrollo, relaciones, ventajas y desventajas  con respecto a otros enfoques tradicionales. Concepto de Unidad Taxonómica Operativa (UTO). Relaciones con otros enfoques complementarios (ómicas) e integradores (biología de sistemas). 

-Aplicaciones actuales y potenciales de la Metagenómica en estudios agrícolas, ecológicos  y ambientales.

-Métodos y técnicas empleados en estudios metagenómicos agrícolas y ambientales:

*Diseño de experimentos (a campo y de laboratorio) para estudios metagenómicos. Consideraciones estadísticas básicas.

*Extracción y purificación de ADN/ARN de muestras. Posibles problemas a encontrar y soluciones.

*Enfoques cerrado y abierto de estudio de comunidades metagenómicas.

*Métodos de construcción de librerías genéticas (PCR, clonación, etc.).

*Métodos de secuenciación: “shot-gun sequencing”, “next generation”, pirosecuenciación, etc.

*Métodos relacionados y complementarios: marcación isotópica, -ómicas: transcriptómica, proteómica, metabolómica, etc.

*Métodos de cribado, organización, almacenamiento,  y análisis de datos metagenómicos: plataformas y bases de almacenamiento compartido y similitud de bases (BLAST) y de secuencias cortas (CAMERA y otras). Análisis de datos de secuenciación (MEGAN y otras).

*Métodos de análisis estadístico de datos metagenómicos: herramientas estadísticas tradicionales (paramétricas y no paramétricas, uni y multivariadas), softwares generales y específicos (FANTOM y otros). Softwares para análisis de abundancia y diversidad (Mothur y otros).

 

Destinatarios:

Profesionales, egresados y estudiantes de posgrado de carreras relacionadas con la producción agrícola, biología y ciencias ambientales. Maestrandos y Doctorandos

Modalidad:

Presencial.

Sesiones teóricas.

Sesión práctica de empleo de software de análisis de datos bioinformáticos.

Evaluación

Evaluación final escrita.

Carga horaria:

40 horas

Créditos:

2 (dos)

Fecha:  

23 al 27 de octubre de 2017

Cupo:

20 máximo.

Requerimientos:

Computadora portátil.

Arancel:

El dispuesto por el HCD para el Ciclo Lectivo 2017

 

Bibliografía:

En inglés y español.

Material didáctico:

Apuntes de clase, software específico.