Metagenómica de rodopsinas microbianas en lagunas andinas

FARIAS, ME; KURTH, D

Rosario

Congreso; XXIII Congreso Latinoamericano de Microbiologia 2016; 2016

Asociación Latinoamericana de Microbiología

Las rodopsinas microbianas son proteínas con la capacidad de transducir la energía de la luz para una variedad de funciones, incluyendo bombas de protones, sodio o cloruros, enzimas controladas por luz, y diferentes tipos de fotosensores. Fueron encontradas por primera vez en la arquea Halobacterium salinarum, donde hay cuatro tipos de rodopsinas. Las rodopsinas bacterianas comparten similitudes estructurales y funcionales con las de arqueas y poseen también una enorme diversidad, tanto a nivel de secuencia como de funciones. Sin embargo, en muchos casos no se observan efectos de su presencia en condiciones de laboratorio, por ejemplo, mejor crecimiento en presencia de luz. En este trabajo nos interesamos en analizar la diversidad y abundancia de rodopsinas en comunidades microbianas de lagunas andinas a partir de genomas y metagenomas. Por las condiciones de alta UV, baja tensión de O2, grandes cambios de temperatura día-noche, ambiente desértico, y en algunos casos condiciones oligotróficas y altas concentraciones de metales pesados, estos ecosistemas son considerados extremos y las rodopsinas podrían otorgar ventajas adaptativas.Utilizando una aproximación de análisis de secuencias genómicas, analizamos los organismos de la Puna secuenciados en nuestro laboratorio. Una búsqueda con HMMER 3.0 utilizando el modelo HMM de la familia de las rodopsinas bacterianas obtenido de Pfam (PF01036) permitió observar la presencia de rodopsinas en siete de los ocho genomas disponibles públicamente. Los hits obtenidos fueron confirmados mediante BLAST contra la base de datos nr, y tambień por predicción de segmentos transmembrana con TMHMM. Con la misma metodología se analizaron también los metagenomas de 5 comunidades microbianas: biofilms Laguna Diamante (BLD), microbialitos de Laguna Socompa (MLS), evaporitas de Salar de Llamara (ESL), y tapetes microbianos de Laguna La Brava (TLB) y Laguna Tebenquiche (TLT). Se determinó en cada caso la abundancia relativa de rodopsinas, y las secuencias se asignaron taxonómicamente utilizando el algoritmo LCA en MEGAN.Los resultados muestran variabilidad entre los ambientes. En LD hay una mayor abundancia relativa de rodopsinas, seguido por MLS y luego por TLT. ESL y TLB tienen una abundancia muy baja. Esto podría deberse a que el biofilm de LD está compuesto por mas del 90% de haloarqueas, donde es común encontrar varios tipos diferentes de rodopsina en un mismo organismo, por ejemplo en H. salinarum. En el resto de los ambientes predominan las rodopsinas microbianas, principalmente de Bacteroidetes y Proteobacteria, aunque en TLB y ESL no fue posible asignar filum a más de la mitad de las secuencias con el método empleado. Esto se relaciona con bajos porcentajes de identidad de estas secuencias frente a los mejores hits de BLAST, sugiriendo una diversidad desconocida para las rodopsinas microbianas ambientales, que podría implicar funciones novedosas.