Estudio in silico de los productos génicos relacionados con la ruta de degradación de fenantreno de un consorcio bacteriano

MACCHI MARIANELA; IRMA S. MORELLI; BIBIANA M. COPPOTELLI

Buenos Aires

Congreso; III Congreso de la División Microbiología Agrícola y Ambiental (DIMAyA) de la Asociación Argentina de Microbiología-CAMAYA 2015; 2015

División Microbiología Agrícola y Ambiental (DIMAyA) de la Asociación Argentina de Microbiología-

La integración de la genómica y los estudios fisiológicos en ecología microbiana permite observar el potencial metabólico de comunidades degradadoras de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH), lo que es crucial para recrear y acelerar los procesos naturales así como para llevar a cabo su manipulación racional para diseñar biocatalizadores más eficientes para diferentes aplicaciones biotecnológicas. En estudios previos se obtuvo un consorcio natural degradador de fenantreno (CON) de un suelo crónicamente contaminado con PAH a partir del cual se aislaron las cepas, Sphingobium sp. (AM), Pseudomonas sp. (T y Bc) y Enterobacter sp. (B). En este trabajo se presenta el análisis de la secuenciación y ensamble parcial de los genomas de las cepas aisladas en el cual se identificaron in silico genes codificantes relacionados con las vías de degradación de PAH. Esto se correlacionó con estudios en cultivo puro para intentar dilucidar su funcionalidad dentro del CON.Las secuencias genómicas fueron obtenidas utilizando el método whole genome shotgun (WGS), utilizando un secuenciador Illumina HiSeq1500 generando lecturas tipo paired-end (PE) 2x100bp (INDEAR, Rosario, Argentina), las lecturas resultaron en una cobertura de los genomas de 500 veces. Se obtuvieron un promedio de 97 scaffolds por cepa abarcando un promedio de 5,9 Mbp. La anotación funcional de los genomas se realizó utilizando el servidor de anotación RAST. En los 4 genomas se encontraron productos génicos de enzimas dioxigenasas iniciales y otras dioxigenasas de las vías superior e inferior de la degradación de PAH como: el sistema multienzimático naftaleno/bifenilo dioxigenasa (EC 1.14.12.18) formado por la subunidad mayor (α) y la subunidad menor (β) (que proviene de varias copias de genes en AM); catecol 1,2-dioxigenasa (EC 1.13.11.1), protocatechuato 3,4-dioxigenasa (EC 1.13.11.3), homogentisato 1,2-dioxigenasa (EC 1.13.11.5), gentisato 1,2-dioxigenasa (EC 1.13.11.4). También se encontraron productos génicos de reguladores transcripcionales que controlan la expresión de las rutas catabólicas de la degradación de compuestos aromáticos, como CatR y NtrC y otros pertenecientes a las familias AraC, FNR, MarR y GntR.A pesar de estas observaciones, en cultivos puros sólo AM mostró degradar fenantreno (F) y ácido 1-hidroxi 2-naftoico (AHN); en T, Bc y B el potencial de degradación no pudo observarse; aunque T y Bc mostraron crecimiento en F, AHN y ácido salicílico. El análisis in silico de los genomas reveló que todas las cepas podrían producir enzimas de las vías de degradación de PAH, sin embargo en cultivos puros, sólo la cepa AM mostró capacidad de degradar PAH o sus intermediarios. La diversidad que conforma el CON original podría estar justificada por la regulación de los genes que codifican enzimas intervinientes en la ruta así como la ampliación de la capacidad degradadora total en presencia de los subproductos de degradación o en situaciones ambientales diferentes.