Análisis del genoma accesorio del género Shewanella: evidencia de rasgos genéticos específicos de especie e independientes de nicho

CERBINO, G.; AYALA, T.; TRAGLIA, G.; MARQUEZ PEREA, L.; IRIARTE, A.; QUIROGA, C.

Congreso; CAMAYA 2021; 2021

AAM

Las bacterias del género Shewanella son bacilos gram-negativos anaerobios facultativos que pueden desarrollarse en ambientes acuáticos, en suelo, pueden ser comensales en animales y causar infecciones tanto en animales como en humanos. Estas bacterias pueden ser utilizadas para biorremediación ambiental y generación de energía. Poco se sabe de los rasgos genéticos que contribuyen a su adaptabilidad y patogenicidad, los cuales están generalmente codificados en islas genómicas o elementos genéticos móviles (EGMs). El objetivo de nuestro trabajo fue realizar un estudio exhaustivo del genoma accesorio del género Shewanella, con énfasis en el moviloma y el viruloma, con el fin de dilucidar su evolución y su posible relación con el ambiente. Se construyó un árbol filogenómico (maximum-likelihood, LG+G) usando genes ortólogos de 144 genomas de Shewanella spp. y se calculó el ANI, lo que permitió identificar linajes formados por grupos mono y polifiléticos. El análisis del moviloma utilizando diferentes herramientas bioinformáticas mostró que el género Shewanella posee una amplia variedad de EGMs: plásmidos=58, secuencias de inserción (ISs)=178, profagos=99, elementos integrativos y conjugativos (ICE)=15, integrones móviles=12 e intrones del grupo II=42. ISs y profagos fueron los EGMs de mayor ocurrencia (88.89% y 45.83% respectivamente), mientras que plásmidos e intrones del grupo II fueron encontrados en el 29.17% de los genomas. Los plásmidos tenían un tamaño entre 4 kb y 356 kb aprox. Estos pertenecían a grupos de incompatibilidad conocidos (IncA/C, IncP) o codificaban replicasas específicas del género y circulaban, mayormente, en el linaje S. bicestrii/ S. xiamenensis (B/X). Por otro lado, se detectaron 178 ISs pertenecientes a 19 familias diferentes. Los linajes B/X y S. baltica mostraron el mayor número de ISs. No se observó una correlación entre el tipo de EGMs y el nicho del aislamiento. Asimismo, se comprobó que cada genoma tenía al menos 3 islas genómicas (y hasta 27) con tamaños entre 10 y 100 kpb. Varias de ellas codificaban genes asociados a transferencia, patogenicidad o defensa. Al respecto, 41 genomas poseían sistemas CRISPR-Cas de tipo I-E, I-F, III-B y VIA, siendo el tipo I-F el más frecuente. Se comprobó que los linajes clínicos S. algae y BX tenían genes de resistencia ubicuos, que podrían ser utilizados como marcadores biológicos. Finalmente, se detectaron 363 genes que podrían conferir fenotipos virulentos mostrando una asociación positiva entre los sistemas de secreción de tipo 6 (T6SS) y el linaje S. algae, lo que explicaría la patogenicidad de esta especie. Nuestro análisis evidencia una clara asociación entre algunos EGMs o genes de virulencia con determinados linajes monofiléticos. El género Shewanella tiene un genoma accesorio diverso y versátil, que contribuye a su adaptación y supervivencia tanto en vida libre como simbionte y revela el potencial que tienen otros linajes para evolucionar y adaptarse a nuevos nichos.