غربالگری میکروارگانیسم های جدید و ژن های مفید آنها: از روش های سنتی تا متاژنومیکس

متاژنومیکس (metagenomics) قلمروی است که امکان مطالعه ژنوم میکروارگانیسم ها کشت ناپذیر را فراهم می سازد. میکروارگانیسم ها دو سوم تنوع زیستی کره زمین را تشکیل می دهند. در بسیاری از محیط ها، 99 درصد میکروارگانیسم ها را نمی توان با روش های استاندارد کشت داد. برای درک تنوع ژنتیکی، ساختار جمعیت و نقش های بوم شناختی اکثر موجودات روش های مستقل از کشت مورد نیاز است. متاژنومیکس تجزیه و تحلیل ژنومی میکروارگانیسم ها از طریق استخراج مستقیم و کلون کردن dna از محیط های طبیعی آنهاست. روش های غربالگری به منظور انتخاب ژن های خاص از درون کتابخانه های متاژنومی برای تعیین کاتالیزورهای زیستی و همچنین مولکول های فعال زیستی جدید طراحی شدند. حامل ها یا کروموزم های مصنوعی باکتریایی مختلف و ابزارهای داده‌پردازی زیستی و پایگاه های اطلاعاتی به منظور مطالعه کامل تنوع زیستی و ژن ها توسعه یافتند. در این مقاله روش ها و ابزارهای مختلف برای درک زیست شناسی میکروب های کشت ناپذیر شامل باکتری ها، آرکی ها (archea) و ویروس ها از طریق تجزیه و تحلیل متاژنومیکی و همچنین کاربرد آن در علوم پزشکی و تغذیه، تولید آنتی بیوتیک ها و مواد داروئی و زیست فناوری بررسی می شوند.

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

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. Cultureindependent 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.