Caracterización genómica del moviloma plasmídico de la bacteria simbiótica Sinorhizobium meliloti: estimación de tamaño, funciones de replicación y movilización, contenido génico y predicción funcional, relaciones evolutivas con otras bacterias.

LÓPEZ, J.L; WIBBERG, D; GIUSTI, M.A; MARTINI M. C; TORRES TEJERIZO, G ; LOZANO M. J; SALAS, M. E; SALTO I; PÜHLER A.; DEL PAPA M.F; SCHLÜTER A; PISTORIO M; LAGARES A.

Congreso; RELAR; 2013

Hemos obtenido aprox. 1,55 Mb de información plasmídica no redundante luego de filtrar por métodos informáticos la contaminación cromosomal estimada en cerca de 15%. En lo que hace a funciones de mantención y transferencia de los plásmidos hemos identificado genes de 42 proteínas vinculadas a la replicación (17 RepA, 12 RepB, y 13 RepC), y un número importante de genes vinculados a procesos de conjugación (relaxasas, Mpf, otros). El análisis de similitud por BLASTn de las secuencias reveló que varios plásmidos en la muestra contienen distintas regiones con similitud de secuencia a plásmidos (S. meliloti, plásmidos pSmeSM11b, pSmeSM11a y pSINMEB01; Rhizobium leguminosarum, plásmido pRL8, etc.) y cromosomas (Mesorhizobium, S. fredii HH103, S. meliloti, Bradyrhizobium, etc.) de especies relacionadas. El análisis de la composición funcional del moviloma, mostró que el grupo más representativo de funciones es el de ?metabolismo? (20%), seguido por elementos genéticos móviles (18%), ?transporte? y ?proteínas asociadas a la maquinaria de replicación, partición y segregación? de los plásmidos, y por mecanismos de ?restricción-metilación?. Los genes de proteínas hipotéticas y de función desconocida representan 44% del moviloma. En un análisis funcional realizado en base al tipo y proporción de COGs, cromosomas y plásmidos de la familia Rhizobiaceae fueron comparados para establecer el tipo mayoritario de clases COG y combinaciones de las mismas que caracterizan a cada uno de los replicones. El análisis de componentes principales (PCA) aplicado al tipo y proporción de clases COG presente en cada replicón mostró una clara separación en el espacio PC1-PC2 de los cromosomas de rizobios, sinorizobios y bradirizobios; asi como de los diferentes replicones dentro de una misma especie (ej. cromosoma, pSym-a y pSym-b para el caso de S. meliloti). La observación pone en evidencia que el tipo y proporción de genes asociados a categorías funcionales tan genéricas como las normadas en las clases COG, es suficiente para discriminar -por los sesgos funcionales dominantes- entre replicones de diferentes especies y de un mismo rizobio. Con la misma herramienta de análisis hemos podido estimar el grado de diversidad funcional basada en COGs presente en todos los plásmidos secuenciados de rizobios, y posicionar cerca del origen PC1-PC2 (0,0) al moviloma que hemos secuenciado de S. meliloti. Atento a que la coordenada 0,0 corresponden a un replicón hipotético portador de los valores medios en todas las clases COGs incluidas en el cálculo, y a que en el análisis hemos incluido 55 plásmidos secuenciados de diferentes rizobios/agrobacterias, la observación anterior muestra para el moviloma de más de una megabase y media no redundante de S. meliloti, que el mismo posee una composición funcional (clases COG) que representa la media de medio centenar de los replicones hoy secuenciados en bacterias asociadas a plantas de la familia Rhizobiaceae. Tal imagen es consistente con una movilidad interespecífica fuerte del compartimiento plasmídico entre rizobios; más allá de asimetrías funcionales esperables entre plásmidos de ambientes particulares, derivado de efectos simpátricos (locales) naturales en la diversidad del ambiente suelo. Conclusiones. Los resultados obtenidos muestran el primer secuenciamiento orientado a caracterizar un moviloma plasmídico a nivel de especie. En los aislamientos que hemos estudiado de la bacteria simbiótica S. meliloti, el compartimento plasmídico aporta cerca de 83 kb/cepa excluyendo a los dos megaplásmidos simbióticos. Por otra parte, la presencia de un número importante de genes asociados a procesos conjugativos refuerza las evidencia previas (Pistorio et al., 2008) respecto de la movilidad del pool génico plasmídico en este rizobio. Este hecho se condice con el carácter mosaico observado en el DNA del moviloma secuenciado. El conjunto de evidencias anteriores respecto de la movilidad del pool plasmídico se refuerzan con el resultado que posiciona el moviloma de S. meliloti de más de 1,5 Mb en el centro de la distribución funcional de todos los plásmidos hoy secuenciados de rizobiaceas asociadas a plantas. En lo que hace a los genes presentes, atento a que 44% de los marcos de lectura identificados son aun de función desconocida, mayor atención deberá prestarse al pool génico ahora disponible del moviloma para investigarse el modo en que el mismo participa en la vida libre y simbiótica de los rizobios.