Isla genómica

Una isla genómica ( IG ) es una parte del genoma que presenta evidencia de origen horizontal . ^{[ 1 ]} El término se usa comúnmente en microbiología , especialmente en relación con las bacterias . Una IG puede codificar para muchas funciones, participar en simbiosis o patogénesis y contribuir a la adaptación de un organismo. Existen muchas subclases de IG que se basan en la función que confieren. ^{[ 2 ]} Por ejemplo, una IG asociada con la patogénesis se denomina a menudo isla de patogenicidad (IPA), mientras que las IG que contienen muchos genes de resistencia a antibióticos se conocen como islas de resistencia a antibióticos. La misma IG puede aparecer en especies distantemente relacionadas como resultado de diversos tipos de transferencia horizontal de genes (transformación, conjugación, transducción). Esto se puede determinar mediante análisis de composición de bases, así como estimaciones filogenéticas .

Se han desarrollado varios programas de predicción de islas genómicas. Estas herramientas se pueden agrupar, a grandes rasgos, en métodos basados ​​en secuencias y métodos basados ​​en genómica comparativa /filogenia.

Los métodos basados ​​en secuencias dependen de la variación natural que existe en la composición de la secuencia genómica de diferentes especies. Las regiones genómicas que muestran una composición de secuencia anormal (como sesgo de nucleótidos o de codones) sugieren que estas regiones podrían haber sido transferidas horizontalmente. Dos problemas importantes de estos métodos son que pueden producirse predicciones erróneas debido a la variación natural del genoma (a veces debido a genes altamente expresados) y que el ADN transferido horizontalmente se adapta (cambia al genoma del huésped) con el tiempo; por lo tanto, limita las predicciones solo a las islas genómicas adquiridas recientemente.

Los métodos basados ​​en genómica comparativa intentan identificar regiones que muestren indicios de haber sido transferidas horizontalmente utilizando información de varias especies emparentadas. Por ejemplo, una región genómica presente en una especie, pero ausente en otras especies emparentadas, sugiere que podría haber sido transferida horizontalmente. Las explicaciones alternativas son: (i) que la región estaba presente en el ancestro común, pero se ha perdido en todas las demás especies comparadas; o (ii) que la región estaba ausente en el ancestro común, pero fue adquirida mediante mutación y selección en las especies donde aún se encuentra. El argumento a favor de múltiples deleciones de la región se vería reforzado si existiera evidencia de grupos externos que indicara la presencia de la región en el ancestro común, o si la filogenia implicara que se requerirían relativamente pocos eventos de deleción. El argumento a favor de la adquisición mediante mutación se vería reforzado si se sabe que la especie con la región ha divergido sustancialmente de las demás especies, o si la región en cuestión es pequeña. La plausibilidad de (i) o (ii) se vería modificada si el muestreo de taxones omitiera muchas especies extintas que podrían haber habitado la región, y particularmente si la extinción estuviera correlacionada con la presencia de la región.

Un ejemplo de un método que integra varios de los métodos de predicción GI más precisos es IslandViewer. ^{[ 3 ]}

En las bacterias , muchos sistemas de secreción de tipo III y tipo IV se encuentran en islas genómicas. Estas "islas" se caracterizan por su gran tamaño (>10 Kb ), su frecuente asociación con genes que codifican ARNt y un contenido de G+C diferente en comparación con el resto del genoma. Muchas islas genómicas están flanqueadas por estructuras repetitivas y contienen fragmentos de otros elementos móviles como fagos y plásmidos . Algunas islas genómicas, incluidas las adyacentes a elementos integrativos y conjugativos (ICE), pueden escindirse espontáneamente del cromosoma y transferirse a otros receptores adecuados. ^{[ 4 ]} Mientras que la escisión depende de la maquinaria ICE presente, la integración se atribuye a las integrasas presentes en las islas genómicas.

• Islas genómicas en los encabezamientos de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.