Plataforma de minería genómica para análisis genómico funcionales. Aplicación al estudio de Bacillus promotores del crecimiento vegetal

TORRES MANNO, MARIANO A.; CASAL, ALEJO; PIZARRO, DOLORES M.; BARENGO, PAMELA B.; DAURELIO, LUCAS D.; ESPARIZ, MARTIN

Zavalla

Congreso; XIX Congreso y XXXVII Reunión Anual de SBR.; 2017

Las rizobacterias promotoras del crecimiento de plantas(PGPR por Plant Growth Promoting Rhizobacteria) son bacterias beneficiosasque tienen la capacidad de colonizar las raíces de las plantas y promover sucrecimiento. Una de las formas por las cuales las bacterias promueven elcrecimiento en las plantas es la síntesis de metabolitos secundarios (SMS) queincluyen polímeros como los policétidos y pequeñas estructuras tales como bacteriocinas,oligopéptidos y lipopéptidos. Para clasificar cepas de Bacillus respecto a su potencial acción PGPR es necesaria lacorrecta asignación de las vías SMS que estas poseen codificadas en su genoma.Para ello se ha desarrollado un flujo de trabajo, basado en scripts ad hoc de R que utiliza BLAST,un enfoque inferencial Bayesiano y análisis de sintenia, para detectar vías SMSisofuncionales a las utilizadas como carnada. En este trabajo se ha realizadola búsqueda y caracterización de 84 genes de las 12 vías SMS más importantes en745 Bacillus con genoma no redundantedisponibles al momento. Por medio de alineamientos por BLAST identificamos34.006 genes que compondrían 8477 vías SMS. Utilizando histogramas de losporcentajes de identidad de poblaciones de iso- y hetero-funcionales se infirieronsus respectivas densidades de probabilidad apriori. Con dichas densidades se obtuvieron tanto el factor bayesiano comola probabilidad de iso- y hetero-funcionalidad de cada alineamiento de BLAST yse determinó que solo 19.809 genes serían isofuncionales a los usados comocarnada. Estos conforman solo 4.722 vías lo que supone que la herramienta BLASTgenera casi un 42% de falsos positivos en este tipo de análisis. Analizando lasintenia de todas estas vías utilizando un scriptde R ad hoc pudimos determinar que2.546 presentaban una estructura similar a las de las vías carnada. Con la informaciónde la presencia o ausencia de las vías en estudio se realizó un ordenamientojerárquico observándose una presencia mayoritaria de las vías SMS en cepas deespecie B. velezensis, B. amyloliquefaciens, B. subtilis y llamativamente B. atrophaeus y B. licheniformis. Asimismo se identificaron cepas con un númeroinusualmente alto de vías respecto a la especie a la que pertenecen así como clusters SMS que codifican para vías nocaracterizadas. De esta manera el presente estudio permitió seleccionar del conjuntode cepas analizadas aquellas cuyos perfiles las señalan como candidatas  para futuros estudios y aplicacionesagronómicas. Finalmente, los pipelines y scriptsgenerados pueden ser utilizados para múltiples propósitos que involucrenbúsqueda de genes con actividades deseadas en diferentes genomas en formaautomática y altamente eficiente lo que permitirá profundizar y sistematizarestudios de genómica comparativa.