En un artículo publicado en la revista Nature Communications, investigadores de la Universidad de Málaga y el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea "La Mayora" han llevado a cabo junto a otras instituciones internacionales un nuevo enfoque que descifra la composición genética de los genomas bacterianos y traduce los datos obtenidos en resultados tangibles en el laboratorio.

Las bacterias, con sus diversas adaptaciones, desempeñan funciones cruciales en los ecosistemas, con una influencia que va desde los ciclos biogeoquímicos hasta el bienestar y la salud en animales y plantas. Sin embargo, entender los fundamentos genéticos de estas interacciones ha sido un desafío para muchos investigadores.

Con este propósito surge ‘bacLIFE’, una herramienta bioinformática desarrollada por el científico del Departamento de Microbiología de la UMA Víctor Carrión y su equipo destinada a revelar los misterios codificados dentro de los genomas bacterianos. Este nuevo desarrollo es un flujo de trabajo computacional diseñado para el análisis genómico de bacterias en varios frentes.  "La aplicación, señala Carrión, nos permite la anotación de genomas, la comparación a gran escala y la identificación de genes relacionados con el estilo de vida".

Bajo esa premisa el proyecto trabaja en tres módulos principales: el primero es el módulo de agrupación, que predice, agrupa y anota los genes de cada entrada; a continuación se activaría el módulo de predicción de estilo de vida, que emplea un modelo de aprendizaje automático para pronosticar el estilo de vida bacteriano u otros metadatos especificados; y por último, el módulo analítico, en el cual se integran los resultados de las fases anteriores en una interfaz fácil de usar para la genómica comparativa completa e interactiva.

Flujo de trabajo de bacLIFE: primer paso consiste en la descarga de los genomas. Posteriormente se realiza el agrupamiento de genes, predicción de estilos de vida y análisis estadístico para identificar genes asociados al estilo de vida.

Para realizar este trabajo se ha realizado un análisis de más de 16000 genomas bacterianos de los géneros Burkholderia, Paraburkholderia y Pseudomonas. Gracias a ‘bacLIFE’, que además está disponible de forma gratuita en este repositorio de software libre, los investigadores  han identificado numerosos genes potencialmente vinculados a la patogenicidad vegetal, allanando el camino para una exploración más profunda de las interacciones entre las bacterias y sus huéspedes.

Según indica Carrión, la verdadera innovación de este estudio radica en la transición de estas predicciones bioinformáticas a la experimentación. Su grupo de investigación, del que también forman parte los doctores Guillermo Guerrero y Kevin Bretscher, ha realizado una serie de mutantes en genes identificados mediante esta herramienta —hasta la fecha no conocidos— para confirmar su participación en el estilo de vida bacteriano, y en concreto, en determinar si estos genes están involucrados o no en el proceso de infección de las plantas. De este modo, los expertos aseguran que se pueden descifrar los secretos codificados dentro de los genomas bacterianos y con ello transformar el uso de los microorganismos tanto en la agricultura, la biotecnología o la medicina.

En este sentido el investigador expone en un ejemplo práctico cómo ‘bacLIFE’ podría ser de utilidad para técnicos e investigadores del sector agrícola en su rutina diaria: "Imaginemos que nos enfrentamos a una enfermedad en las plantas de un cultivo específico y que las bacterias patógenas podrían ser una de las causas. Con ‘bacLIFE’, podemos registrar los genomas de las bacterias presentes en las muestras y compararlos con una base de datos de genomas conocidos. Esto nos permitiría, añade Carrión, predecir cuáles podrían estar involucradas en la patogenicidad y los agricultores podrían comprender mejor las interacciones entre plantas y bacterias”.

Junto a la Universidad de Málaga y el Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea IHSM "La Mayora" el desarrollo de ‘bacLIFE’ ha contado con la participación de expertos de la Universidad de Leiden (Holanda) y el Instituto Neerlandés de Ecología.

Referencia bibliográfica:

Guerrero-Egido, G., Pintado, A., Bretscher, K.M. et al. (2024) bacLIFE: a user-friendly computational workflow for genome analysis and prediction of lifestyle-associated genes in bacteria. Nat Commun 15, 2072. https://doi.org/10.1038/s41467-024-46302-y