Sesgo en el uso de codones del plasmidoma críptico de Sinorhizobium meliloti, simbionte de alfalfa

ABRIL LOURDES PAGNUTTI; MAURICIO JAVIER LOZANO; ANTONIO LAGARES

Congreso; Congreso Argentino de Microbiología Agrícola y Ambiental; 2021

Los organismos unicelulares como las bacterias están directamente expuestos al ambiente, y a lo largo de la evolución se han adaptado a tolerar cambios repentinos del entorno químico y físico (pH, temperatura, otros). Así, los pequeños genomas bacterianos (de unas pocas megabases) no sólo codifican información para cumplir con funciones basales, sino también información vinculada a responder a aquellos cambios que tienen lugar con más frecuencia en el medio habitado. En tal contexto existe un compromiso entre la cantidad de información, la utilidad de la misma y su costo de mantenimiento. Una estrategia frecuentemente utilizada por las bacterias para manejar dichas variables es la partición de la información genética en distintos compartimentos genómicos, donde los cromosomas codifican funciones basales, mientras la información adaptativa es muchas veces codificada en plásmidos, que en su conjunto forman para la comunidad un recurso compartido por transferencia horizontal: el plasmidoma.En este trabajo estudiamos cambios genómicos adaptativos analizando sesgos en el uso de codones sinónimos, dado que el uso del lenguaje genético se relaciona con la demanda y calidad de los productos traducidos. Para analizar sesgos en el uso de codones, en nuestro laboratorio utilizamos como sistema modelo a la bacteria Sinorhizobium meliloti, portadora de plásmidos de distintos tamaños y de ubicuidades diferentes.Evaluamos, con distintas herramientas informáticas, el uso de codones en plásmidos accesorios de S. meliloti y en otras cinco bacterias Gram negativas todas asociadas a plantas de alfalfa. En primera instancia realizamos distintos análisis de correspondencia a partir las frecuencias de uso de codones y, como habíamos observado en S. meliloti, la información plasmídica mostró valores modales del uso de codones que resultaron diferentes a los de los respectivos cromosomas, y en la mayoría de los casos también menos adaptados al aparato traduccional.Sin embargo, el análisis del número efectivo de codones (ENC) y del índice de adaptación de codones (CAI) en genes individuales del plasmidoma de S. meliloti permitió identificar varios genes con una destacada adaptación en su uso de codones (ej. genes que incluyen al de un factor de transcripción, una S-hidroximetil-glutation deshidrogenasa / alcohol dehydrogenase de clase III, una isocitrato deshidrogenasa NADP-dependiente y varias proteínas hipotéticas). Atendiendo a la característica excepcional del uso de codones de estos genes, los resultados obtenidos permitieron identificar un contenido informacional dentro del plasmidoma que podrá ser investigado en su ubicuidad (presencia de ortólogos en otras bacterias), nivel y condición de expresión, y eventual impacto en el fenotipo (fitness) de los rizobios en vida libre y en simbiosis. La misma estrategia informática podrá ser utilizada para identificar genes potencialmente importantes dentro de los plasmidomas de otras especies bacterianas.