غربالگري ميكروارگانيسم هاي جديد و ژن هاي مفيد آنها: از روش هاي سنتي تا متاژنوميكس

Screening of New Microorganisms and Their Useful Genes: From Traditional Methods to Metagenomics

متاژنوميكس (metagenomics) قلمروي است كه امكان مطالعه ژنوم ميكروارگانيسم ها كشت ناپذير را فراهم مي سازد. ميكروارگانيسم ها دو سوم تنوع زيستي كره زمين را تشكيل مي دهند. در بسياري از محيط ها، 99 درصد ميكروارگانيسم ها را نمي توان با روش هاي استاندارد كشت داد. براي درك تنوع ژنتيكي، ساختار جمعيت و نقش هاي بوم شناختي اكثر موجودات روش هاي مستقل از كشت مورد نياز است. متاژنوميكس تجزيه و تحليل ژنومي ميكروارگانيسم ها از طريق استخراج مستقيم و كلون كردن DNA از محيط هاي طبيعي آنهاست. روش هاي غربالگري به منظور انتخاب ژن هاي خاص از درون كتابخانه هاي متاژنومي براي تعيين كاتاليزورهاي زيستي و همچنين مولكول هاي فعال زيستي جديد طراحي شدند. حامل ها يا كروموزم هاي مصنوعي باكتريايي مختلف و ابزارهاي داده‌پردازي زيستي و پايگاه هاي اطلاعاتي به منظور مطالعه كامل تنوع زيستي و ژن ها توسعه يافتند. در اين مقاله روش ها و ابزارهاي مختلف براي درك زيست شناسي ميكروب هاي كشت ناپذير شامل باكتري ها، آركي ها (Archea) و ويروس ها از طريق تجزيه و تحليل متاژنوميكي و همچنين كاربرد آن در علوم پزشكي و تغذيه، توليد آنتي بيوتيك ها و مواد داروئي و زيست فناوري بررسي مي شوند.

Metagenomics is a discipline that enables the genomic study of unculturaled microorganisms. Microorganisms constitute two third of the Earth’s biological diversity. In many environments, 99% of the microorganisms cannot be cultured by standard techniques. Culture-independent methods are required to study the genetic diversity, population structure and ecological roles of the majority of organisms. Metagenomics is the genomic analysis of microorganisms by direct extraction and cloning of DNA from their natural environment. The screening methods have been designed to select specific genes within metagenomic libraries to detect novel biocatalysts as well as bioactive molecules. To study the complete biological diversity and genes, various vectors or bacterial artificial chromosomes, bioinformatics tools and databases are being developed. To understand the biology of uncultured microbes including bacteria, archaea and viruses the various methodologies and tools are reviewed through metagenomic analysis, Also the application of metagenomic studies in medical and nutrition sciences, antibiotics and pharmaceuticals production, and biotechnology are summerized.