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Identificación bacteriana mediante secuenciación del ARNr 16S: fundamento, metodología y aplicaciones en microbiología clínica
Identification of bacteria through 16S rRNA sequencing: Principles, methods and applications in clinical microbiology
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María del Rosario Rodicioa, María del Carmen Mendozaa
a Departamento de Biolog??a Funcional. ??rea de Microbiolog??a. Universidad de Oviedo. Espa??a.
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Figura 1. El ribosoma bacteriano. Se muestra un esquema de su estructura, y se indican las subunidades y macromoléculas que lo componen.
Figura 2. El operón ribosómico (rrn). A) Representación esquemática del operón, donde se muestran los genes estructurales de los tres tipos de ARNr (rrs, rrl y rrf), los promotores P1 y P2, y las regiones intergénicas (IG). B) Estrategia de amplificación del gen rrs (ADNr 16S). Se indica la posición de los iniciadores I1 (directo), I2 e I3 (reversos) utilizados para la amplificación (y posterior secuenciación) del gen completo (I1-I3; amplicón de 1500 pb, aproximadamente) o de un fragmento menor (11-I2; 500 pb correspondientes al extremo 59 del gen; ver explicación en el texto). C) Visualización de ambos fragmentos por electroforesis en gel de agarosa.
Figura 3. Estructura secundaria del ARNr 16S (tomada de Neefs et al5, con permiso de Oxford University Press; Reino Unido). Las hélices comunes a todos los seres vivos, denominadas hélices universales, se numeran de la 1 a la 48, en orden de aparición a partir del extremo 59. Las hélices específicas de procariotas se indican con Pa-b, donde a es el número de la hélice universal precedente y b el número de serie. Las regiones relativamente conservadas se presentan en negrilla. Las regiones variables, en líneas finas, se designan V1-V9, teniendo en cuenta que V4 es exclusiva de eucariotas. Las regiones que se muestran en líneas discontinuas sólo están presentes en un número limitado de estructuras.
TABLA 1. Número de operones ribosómicos (rrn) en bacterias de interés clínico y variabilidad intragenómica
Figura 4. Etapas a seguir en el proceso de identificación bacteriana mediante secuenciación del ADNr 16S.
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La comparación de las secuencias de los ARNr 16S (o de los genes que los codifican) permite establecer las relaciones filogenéticas existentes entre los organismos procariotas. Este hecho ha tenido una enorme repercusión en taxonomía bacteriana, dando lugar al sistema de clasificación vigente y permitiendo la identificación rápida y precisa de las bacterias. En microbiología clínica la identificación molecular basada en el ADNr 16S se utiliza fundamentalmente para bacterias cuya identificación mediante otro tipo de técnicas resulta imposible, difícil o requiere mucho tiempo. La amplificación del gen, para su posterior secuenciación, parte preferentemente de ADN extraído de un cultivo puro de la bacteria, pero también puede conseguirse directamente de una muestra clínica. Esto último ha conducido al descubrimiento de nuevos agentes patógenos. Teniendo en cuenta su potencialidad, a medida que los recursos técnicos aumenten y el precio se haga más competitivo, la identificación bacteriana basada en el ADNr 16S encontrará probablemente una aplicación más amplia en el laboratorio de microbiología clínica.
Palabras clave:
ARNr 16S
Identificación bacteriana
Análisis filogenético
Phylogenetic relationships among prokaryotes can be inferred from comparisons of their 16S rRNA (or 16S rDNA) sequences. This has had an enormous repercussion on bacterial taxonomy, leading to the currently applied system of classification, and allowing a rapid and precise identification of bacteria. In clinical microbiology, molecular identification based on 16S rDNA sequencing is applied fundamentally to bacteria whose identification by means of other types of techniques turns out impossible, difficult, or requires a lot of time. Amplification of the gene to be sequenced uses preferably DNA extracted from a bacterial pure culture, but can be achieved also directly from a clinical sample. The latter has led to the discovery of new pathogens. Bearing in mind its potential, as the technical resources improve and the prize becomes more competitive, the identification based on 16S rDNA sequencing will certainly find a wider application in the clinical microbiology laboratory.
Keywords:
16S rRNA
Bacterial identification
Phylogenetic analysis

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