Plataforma de minería genómica para análisis genómicofuncionales. Aplicación al estudio de Bacillus promotores del crecimiento vegetal.

CASAL, ALEJO; DAURELIO, LUCAS D.; PIZARRO MARIA DOLORES; ESPARIZ, MARTÍN; TORRES MANNO, MARIANO A.; BARENGO PAMELA BELEN

Zavalla

Congreso; XIX Congreso y XXXVII Reunión Anual; 2017

Sociedad de Biología de Rosario

Las rizobacterias promotoras del crecimiento de plantas (PGPR por ?Plant Growth Promoting Rhizobacteria?) son bacterias beneficiosas que tienen la capacidad de colonizar las raíces de las plantas y promover su crecimiento. Una de las formas por las cuales las bacterias promueven el crecimiento en las plantas es la síntesis de metabolitos secundarios (SMS) que incluyen polímeros como los policétidos y pequeñas estructuras tales como bacteriocinas, oligopéptidos y lipopéptidos. Para clasificar cepas de Bacillus respecto a su potencial acción PGPR es necesaria la correcta asignación de las vías SMS que estas poseen codificadas en su genoma. Para ello se ha desarrollado un flujo de trabajo, basado en scripts ad hoc de R que utilizan BLAST, un enfoque inferencial Bayesiano y análisis de sintenia, para detectar vías SMS isofuncionales a las utilizadas como carnada. En este trabajo se ha realizado la búsqueda y caracterización de 84 genes de las 12 vías SMS más importantes en 745 Bacillus con genoma no redundante disponibles al momento. Por medio de alineamientos por BLAST identificamos 34.006 genes que compondrían 8477 vías SMS. Utilizando histogramas de los porcentajes de identidad de poblaciones de isofuncionales y heterofuncionales se infirieron sus respectivas densidades de probabilidad a priori. Con dichas densidades se obtuvieron tanto el factor bayesiano como la probabilidad de iso- y hetero-funcionalidad de cada alineamiento de BLAST y se determinó que solo 19.809 genes serían isofuncionales a los usados como carnada. Estos conforman solo 4.722 vías lo que supone que la herramienta BLAST genera casi un 42% de falsos positivos en este tipo de análisis. Analizando la sintenia de todas estas vías utilizando un script de R ad hoc pudimos determinar que 2.546 presentaban una estructura similar a las de las vías carnada. Con la información de la presencia o ausencia de las vías en estudio se realizó un ordenamiento jerárquico observándose una presencia mayoritaria de las vías SMS en cepas de especie B. velezensis, B. amyloliquefaciens y B. subtilis y llamativamente B. atrophaeus y B. licheniformis. Asimismo se identificaron cepas con un número inusualmente alto de vías respecto a la especie a la que pertenecen así como clusters SMS que codifican para vías no caracterizadas. De esta manera se permitió seleccionar del conjunto de cepas analizadas aquellas cuyos perfiles las señalan como candidatas para futuros estudios. Finalmente, los pipelines y scripts generados pueden ser utilizados para múltiples propósitos que involucren búsqueda de genes con actividades deseadas en diferentes genomas en forma automática y altamente eficiente lo que permitirá profundizar y sistematizar estudios de genómica comparativa.