Caracterización genómica de Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii TUA4408L, cepa productora de polisacáridos extracelulares con actividad antiviral

LEONARDO ALBARRACÍN; ELVIRA HEBERT; LUCILA SAAVEDRA; PAULRAJ KANMANI; SHINTARO EGUSA; HARUKI KITAZAWA; JULIO VILLENA

Buenos Aires

Simposio; 3SAJIB ? 3er Simposio Argentino de Jóvenes Investigadores en Bioinformática.; 2018

Grupo Jóvenes Investigadores en Bioinformática - Instituto Leloir

Introducción: Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii TUA4408L es una bacteria láctica originalmente aislada de Sunki, un alimento fermentado tradicional de Japón. La cepa TUA4408L produce exopolisacaridos (EPS) los cuales son capaces de estimular la inmunidad antiviral innata y proteger contra la infección por rotavirus. En este trabajo se secuenció el genoma completo de la cepa TUA4408L con el objetivo de profundizar el conocimiento de su potencial tecnológico e inmunomodulador. Metodología: El genoma de L. delbrueckii TUA4408L fue secuenciado con la plataforma PacBio y ensamblado con HGAP 3.0. La anotación se realizó usando NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline y RAST y el genoma fue depositado en GenBank (acceso CP021136). El análisis bioinformático incluyó el empleo de ARDB-Antibiotic Resistance Genes Database y CARD-Comprehensive Antibiotic Resistance Database para evaluar genes de Resistencia a antibióticos, y PHAge-Search Tool e Island-Viewer Software para identificar profagos e islas genómicas, respectivamente. El Sistema CRISPR/Cas fue identificado usando CRISPRfinder, mientras que la presencia de bacteriocinas se evaluó con Bagel4. Se construyeron dos árboles filogenéticos basados en multilocus sequence typing (genes: fusA, gyrB, hsp60, ileS, pyrG, recA, y recG), y la secuencia del ARN 16S ribosomal, usando MUltiple Sequence Comparison by Log-Expectation, incluida en MEGA7. Se realizaron estudios de genómica comparativa empleando la cepa TUA4408L y genomas de cepas de la misma especie disponibles en GenBank. Resultados: El genoma de L. delbrueckii TUA4408L fue ensamblado en un único cromosoma circular de 2.012.440 bp con un contenido G+C de 49,9%. El genoma posee 2.029 genes, 27 rRNA, 95 tRNA, 3 ncRNA y 222 pseudo genes. El análisis con PHAST reveló la presencia de dos regiones de profagos incompletas en las posiciones 136643-147495 y 474436-498733. Se detectó la presencia de dos ORFs codificantes para la bacteriocina enterolisina A. No se encontraron genes de resistencia a antibióticos. La cepa TUA4408L contiene un sistema CRISP-Cas tipo IC constituido por cas3, cas5, cas8c, cas7, cas4, cas1, cas2 y un arreglo CRISPR con 33 repeticiones directas cortas y 18 espaciadores. El análisis comparativo de las cinco cepas de L. delbrueckii subsp. delbrueckii, reveló la presencia de 1.284 genes comunes y 338 genes únicos para la cepa TUA4408L, entre los cuales se encontraron una gran variedad de genes relacionados con el metabolismo de diversos de azucares. Se caracterizó también vez el clúster de genes responsable de la producción de EPS en la cepa TUA4408L. El mismo contiene los genes conservados epsA-E, y una región variable con genes de polimerasas, flipasas y glicosiltransferasas. Conclusiones: Este trabajo describe el primer genoma completo de una bacteria láctica productora de EPS con actividad antiviral. El estudio y la caracterización del cluster de genes involucrados en la síntesis de EPS de esta bacteria inmunomoduladora, en particular de sus regiones variables, podría proporcionar biomarcadores bacterianos que permitan una eficiente selección de nuevas cepas productoras de EPS con capacidad antiviral. Por otro lado, el análisis del genoma completo de L. delbrueckii TUA4408L ofreció información sobre las capacidades biosintéticas y metabólicas de la cepa abriendo perspectivas para nuevas aplicaciones biotecnológicas.