Análisis in silico de comunidades microbianas halófilas y su relación con las condiciones ambientales en depósitos salinos empleados para la producción de sal gourmet en Manaure, La Guajira

Las minas y depósitos para la explotación de sal representan importantes ecosistemas, en los que convergen diversos factores biológicos, químicos y medioambientales. Los estudios actuales en estos ambientes se han centrado en el uso de herramientas ómicas, para analizar la diversidad taxonómica y fu...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
masterThesis
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Pontificia Universidad Javeriana
Repositorio:
Repositorio Universidad Javeriana
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.javeriana.edu.co:10554/59833
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10554/59833
https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.59833
Palabra clave:
Microorganismos halófilos
Metagenómica
Ambientes extremos
Osmoadaptación
Diversidad funcional
Diversidad taxonómica
Halophilic microorganisms
Metagenomics
Taxonomic diversity
Extreme environments
Osmoadaptation
Functional diversity
Maestría en ciencias biológicas - Tesis y disertaciones académicas
Metagenoma - La Guajira (Colombia)
Microorganismos halófilos - La Guajira (Colombia)
Sales - La Guajira (Colombia)
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openAccess
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional
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In silico analysis of halophilic microbial communities and their relationship with environmental conditions in salt deposits used for gourmet salt production in Manaure, La Guajira
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Ochoa Henríquez, Víctor Hugo
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Comba González, Natalia Beatriz
García Bonilla, Erika Johanna
Jiménez Avella, Diego Javier
Rubiano Labrador, Diana Carolina
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description Las minas y depósitos para la explotación de sal representan importantes ecosistemas, en los que convergen diversos factores biológicos, químicos y medioambientales. Los estudios actuales en estos ambientes se han centrado en el uso de herramientas ómicas, para analizar la diversidad taxonómica y funcional de los microbiomas halófilos en las minas de sal de todo el mundo. En este trabajo, se analizaron las características fisicoquímicas y ambientales de un depósito salino empleado para la producción de sal gourmet en Manaure, La Guajira. Adicionalmente, se realizó un análisis “in silico” de la comunidad microbiana halófila presente en tres minas de sal de diferentes regiones del mundo y su relación con las características fisicoquímicas (pH, temperatura, salinidad y contenido de oligominerales) y ambientales (temperatura, humedad relativa, precipitación y velocidad del viento) propias de cada lugar de explotación. Los metagenomas de depósitos salinos de Italia, Pakistán y Chile fueron descargados de MGnify y NCBI; y sometidos a análisis de calidad, limpieza y diversidad taxonómica en MG-RAST. El análisis funcional fue realizado usando Egg-NOG Mapper. Respecto a las características fisicoquímicas en el depósito de Manaure, se registraron valores de pH de 7.4, temperatura del agua de 32°C y salinidad 402.0 mS/cm. El cloro fue el oligomineral predominante con 889,45 mg/100 g y el potasio el más escaso con 76 mg/100 g al final del estudio. La temperatura ambiental fue de 30 °C, la precipitación de 3.3%, la humedad relativa del 65% y los vientos de 26.3 km/h. Los resultados del análisis “in silico”, mostraron que en la comunidad microbiana halófila de los metagenomas de Italia, Pakistán y Chile estuvo mayormente representada por el dominio Archaea. Los géneros Halorubrum y Haloquadratum fueron los predominantes en un rango de pH entre 6,4 y 7,5; la temperatura del agua de mar entre 38 y 41,2 °C; y la salinidad entre 24,1 y 34,1%. Los géneros comunes en los 3 metagenomas fueron Halorubrum, Haloquadratum, Haloarcula, Halobacterium y Natronomonas, bajo condiciones de pH neutro y/o básico y a medida que la salinidad incrementa. El análisis funcional de los tres metagenomas, permitió identificar genes relacionados con la traducción, estructura y biogénesis de ribosomas, modificaciones postraduccionales, recambio de proteínas, chaperonas, así como proteínas universales del estrés. Se encuentra documentada la participación de estas proteínas en los sistemas de osmoadaptación, previamente reportados en arqueas halófilas. Los resultados del análisis “in silico”, sumado a las características fisicoquímicas y ambientales propias del depósito salino de Manaure, La Guajira, permitieron predecir la posible comunidad microbiana asociada. Palabras claves: microorganismos halófilos, metagenómica, diversidad taxonómica, ambientes extremos, osmoadaptación, diversidad funcional.
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Los estudios actuales en estos ambientes se han centrado en el uso de herramientas ómicas, para analizar la diversidad taxonómica y funcional de los microbiomas halófilos en las minas de sal de todo el mundo. En este trabajo, se analizaron las características fisicoquímicas y ambientales de un depósito salino empleado para la producción de sal gourmet en Manaure, La Guajira. Adicionalmente, se realizó un análisis “in silico” de la comunidad microbiana halófila presente en tres minas de sal de diferentes regiones del mundo y su relación con las características fisicoquímicas (pH, temperatura, salinidad y contenido de oligominerales) y ambientales (temperatura, humedad relativa, precipitación y velocidad del viento) propias de cada lugar de explotación. Los metagenomas de depósitos salinos de Italia, Pakistán y Chile fueron descargados de MGnify y NCBI; y sometidos a análisis de calidad, limpieza y diversidad taxonómica en MG-RAST. El análisis funcional fue realizado usando Egg-NOG Mapper. Respecto a las características fisicoquímicas en el depósito de Manaure, se registraron valores de pH de 7.4, temperatura del agua de 32°C y salinidad 402.0 mS/cm. El cloro fue el oligomineral predominante con 889,45 mg/100 g y el potasio el más escaso con 76 mg/100 g al final del estudio. La temperatura ambiental fue de 30 °C, la precipitación de 3.3%, la humedad relativa del 65% y los vientos de 26.3 km/h. Los resultados del análisis “in silico”, mostraron que en la comunidad microbiana halófila de los metagenomas de Italia, Pakistán y Chile estuvo mayormente representada por el dominio Archaea. Los géneros Halorubrum y Haloquadratum fueron los predominantes en un rango de pH entre 6,4 y 7,5; la temperatura del agua de mar entre 38 y 41,2 °C; y la salinidad entre 24,1 y 34,1%. Los géneros comunes en los 3 metagenomas fueron Halorubrum, Haloquadratum, Haloarcula, Halobacterium y Natronomonas, bajo condiciones de pH neutro y/o básico y a medida que la salinidad incrementa. El análisis funcional de los tres metagenomas, permitió identificar genes relacionados con la traducción, estructura y biogénesis de ribosomas, modificaciones postraduccionales, recambio de proteínas, chaperonas, así como proteínas universales del estrés. Se encuentra documentada la participación de estas proteínas en los sistemas de osmoadaptación, previamente reportados en arqueas halófilas. Los resultados del análisis “in silico”, sumado a las características fisicoquímicas y ambientales propias del depósito salino de Manaure, La Guajira, permitieron predecir la posible comunidad microbiana asociada. Palabras claves: microorganismos halófilos, metagenómica, diversidad taxonómica, ambientes extremos, osmoadaptación, diversidad funcional.Salt mines and salt mining deposits represent important ecosystems in which diverse biological, chemical and environmental factors converge. Current studies in these environments have focused on the use of omics tools to analyze the taxonomic and functional diversity of halophilic microbiomes in salt mines around the world. In this study, the physicochemical and environmental characteristics of a salt deposit used for the production of gourmet salt in Manaure, La Guajira, were analyzed. In addition, an in silico analysis of the halophilic microbial community present in three salt mines in different regions of the world and its relationship with the physicochemical (pH, temperature, salinity and trace mineral content) and environmental (temperature, relative humidity, precipitation and wind speed) characteristics of each mining site was carried out. Metagenomes from saline deposits from Italy, Pakistan and Chile were downloaded from MGnify and NCBI; and subjected to quality, cleanliness and taxonomic diversity analysis in MG-RAST. Functional analysis was performed using Egg-NOG Mapper. Regarding physicochemical characteristics in the Manaure reservoir, pH values of 7.4, water temperature of 32°C and salinity 402.0 mS/cm were recorded. Chlorine was the predominant trace mineral with 889.45 mg/100 g and potassium the scarcest with 76 mg/100 g at the end of the study. Ambient temperature was 30 °C, precipitation was 3.3%, relative humidity was 65% and winds were 26.3 km/h. The results of the in silico analysis showed that the halophilic microbial community in the metagenomes of Italy, Pakistan and Chile was mostly represented by the Archaea domain. The genera Halorubrum and Haloquadratum were predominant in a pH range between 6.4 and 7.5; seawater temperature between 38 and 41.2 °C; and salinity between 24.1 and 34.1%. The common genera in the 3 metagenomes were Halorubrum, Haloquadratum, Haloarcula, Halobacterium and Natronomonas, under neutral and/or basic pH conditions and as salinity increases. Functional analysis of the three metagenomes identified genes related to translation, ribosome structure and biogenesis, post-translational modifications, protein turnover, chaperones, as well as universal stress proteins. The participation of these proteins in osmoadaptation systems, previously reported in halophilic archaea, is documented. The results of the in silico analysis, added to the physicochemical and environmental characteristics of the saline deposit of Manaure, La Guajira, allowed predicting the possible associated microbial community. Keywords: halophilic microorganisms, metagenomics, taxonomic diversity, extreme environments, osmoadaptation, functional diversity.Magíster en Ciencias BiológicasMaestríaPontificia Universidad JaverianaMaestría en Ciencias BiológicasFacultad de CienciasMontaña Lara, José SalvadorComba González, Natalia BeatrizGarcía Bonilla, Erika JohannaJiménez Avella, Diego JavierRubiano Labrador, Diana Carolina2022-05-25T12:55:41Z2022-05-25T12:55:41Z2022-05-23http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestríahttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionPDFapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10554/59833https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.59833instname:Pontificia Universidad Javerianareponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianarepourl:https://repository.javeriana.edu.cospaColombiaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessDe acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, "Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores", los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2reponame:Repositorio Universidad Javerianainstname:Pontificia Universidad Javerianainstacron:Pontificia Universidad Javeriana2022-06-08T08:05:41Z