Reconstrucción automática de una red metabólica específica guiada por datos genómicos y filogenéticos en un consorcio bacteriano degradador de PAH

MARIANELA MACCHI, ESTEBAN NIETO, BIBIANA COPPOTELLI ; JOSÉ MATÍAS IRAZOQUI, , ARIEL AMADIO

Mar del Plata

Congreso; CAMAYA 2018; 2018

Asociacion argentina de microbiología

Los consorcios microbianos son causales de los ciclos geoquímicos, la salud humana y procesos biotecnológicos. Los métodos computacionales son esenciales para obtener ideas claras de cómo estos consorcios funcionan. Este trabajo tiene como objetivo la reconstrucción automática de redes de biodegradación utilizando como entrada datos de secuenciación de ADN y datos filogenéticos. Nos enfocamos en la degradación de fenantreno por el consorcio CS-4, conformado por las cepas Sphingobium sp.(AM), Enterobacter sp. (B), Pseudomonassp. (T y Bc-h), Inquilinus limosus. (I) y Burkholderia sp. (Bk) aisladas a partir de un consorcio natural. La secuencia de cada genoma fue ensamblada a partir de lecturas provenientes de un secuenciador IlluminaHiSeq 1500 (INDEAR), con una cobertura de 500X. Partiendo de la ruta de degradación del fenantreno (KEGG), se seleccionaron todas las reacciones y enzimas que participaban en cada etapa (23).Se descargaron las secuencias de aminoácidos correspondientes a cada enzima utilizando bases de datos específicas (RHObase) o con alto nivel de anotación (UniProt, Interpro, Pfam, OrthoDB). Estas secuencias fueron comparadas contra los genes predichos en los genomas del consorcio utilizando BLAST (Identidad >70%, Cobertura >70%). Se reconstruyó la vía metabólica indicando la presencia de la enzima y el organismo al que pertenece, mediante una herramienta diseñada especialmente para esto y los resultados se visualizaron en Cytoscape. Sobre las cepas del CS-4 se realizaron estudios funcionales para estudiar la degradación de fenantreno, ácido 1-hidroxi-2-naftoico, ácido salicílico, catecol y 2,3-dihidroxibifenilo. La red obtenida indica que existiría una actividad protagonista de las cepas Bk y AM en el ataque al fenantreno, que es consistente con las capacidades metabólicas observadas en estudios fisiológicos. Las enzimas de la vía alta de degradación (codificadas en AM y Bk) serían complementadas con las enzimas codificadas en las cepas I, T y Bc-h que intervienen y en la vía baja atacando compuestos monocíclicos. Encontramos enzimas codificadas por más de una cepa, compatible con la redundancia funcional observada en estudios fisiológicos y de la dinámica del consorcio. El análisis computacional nos permitió inferir un conjunto activo de reacciones mediadas por los miembros del consorcio y la construcción de una red metabólica de degradación de fenantreno en el CS-4 que se correlaciona significativamente con los experimentos fisiológicos.