Optimizing Nanopore-based microbiome sequencing for characterizing biotechnologically-relevant ecosystems
La secuenciación de siguiente generación (NGS) ha cambiado completamente la manera en la que estudiamos el mundo microbiano. A lo largo de los últimos años, las plataformas Illumina han sido las más usadas para secuenciar ADN. No obstante, la secuenciación por nanoporos, un nuevo método impulsado por Oxford Nanopore Technologies (ONT), está incrementando gradualmente su popularidad dadas sus múltiples ventajas sobre las plataformas NGS. Estas ventajas incluyen la portabilidad y la capacidad para generar secuencias largas en tiempo real. A pesar de estos avances, la adopción de la secuenciación ONT se ha visto limitada por la elevada tasa de error asociada a esta tecnología en comparación con Illumina. El objetivo de la presente tesis fue optimizar la secuenciación por nanoporos para analizar comunidades microbianas de interés industrial y/o biotecnológico. Específicamente, se evaluó el uso de esta técnica de secuenciación para tres aplicaciones diferentes: la monitorización industrial, la bioprospección microbiana y el ensamblaje metagenómico. En el primer caso, se estudiaron las comunidades microbianas implicadas en la producción de biogás, un combustible obtenido por digestión anaerobia (DA), mediante secuenciación metataxonómica. Este trabajo permitió medir el efecto de diferentes parámetros sobre los microbiomas responsables de la DA y detectar marcadores microbianos relacionados con una producción optimizada de biogás. En segundo lugar, se usó la secuenciación ONT in situ para caracterizar distintas muestras durante una expedición de bioprospección al Desierto de Tabernas (Almería, España). Los análisis bioinformáticos se centraron en detectar bacterias resistentes a la radiación y a la desecación, que eran el objetivo de la bioprospección. Los datos obtenidos mediante secuenciación fueron consistentes con los resultados de las técnicas de cultivo, demostrando que la secuenciación portátil puede ser usada para predecir el potencial biotecnológico de las muestras in situ. Finalmente, se investigó el impacto de la secuenciación ONT en el ensamblaje metagenómico usando datos generados a partir de comunidades microbianas artificiales. Después de evaluar varias herramientas de ensamblaje, metaFlye mostró el mejor rendimiento, permitiendo recuperar varios genomas extremadamente contiguos directamente desde el metagenoma. En términos generales, esta tesis evidencia que las plataformas ONT pueden ser aplicadas con éxito para caracterizar microbiomas de relevancia biotecnológica y analiza críticamente las direcciones futuras de la secuenciación por nanoporos, teniendo en cuenta las limitaciones y ventajas de esta tecnología.
