ESTUDIO DE LA ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS CRISPR-CAS DE TIPO III PRESENTES EN GENOMAS BACTERIANOS

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

Congreso; CAMAYA 2021; 2021

AAM

Los sistemas CRISPR-Cas (por su siglas en inglés, clustered regularly interspaced short palindromic repeat - CRISPR associated proteins) son considerados los sistemas inmunes adaptativos de bacterias y arqueas, que generan inmunidad luego de una primera exposición a ADN foráneo, como fagos o plásmidos. Esta inmunidad viene dada por la actividad de las proteínas Cas y la interacción de los spacers presentes en los CRISPRs con el material genético invasor. Los sistemas de tipo III se clasifican en 6 subtipos (III-A a III-F), y son unos de los más diversos y polimórficos, capaces de interaccionar tanto con ADN como con ARN. Poco se sabe sobre la distribución de los sistemas de tipo III en genomas bacterianos y su ocurrencia en distintos ambientes. El objetivo de este trabajo fue estudiar la arquitectura de los sistemas CRISPR-Cas de tipo III en bacterias provenientes de ambientes con bajas temperaturas y alta salinidad. Para llevar a cabo este trabajo se generó un dataset con 1562 sistemas de tipo III-A a III-D publicados en la base de datos CRISPR-CasFinder (se excluyeron los tipo III-E y -F, que fueron recientemente clasificados). Estos se encontraron en una gran diversidad de especies y se observó una mayor frecuencia en Firmicutes (24.97%). Del total de los sistemas, 867 (55.5%) pertenecía al tipo III-A, 387 (24.8%) al tipo III-B, 56 (3.6%) al tipo III-C y 252 (16.1%) al tipo III-D. En ambientes marinos y nichos con bajas temperaturas (n = 89) se observó una mayor incidencia de estos sistemas en Proteobacterias y Firmicutes. Varios de estos genomas (65; 73%) contenían de 2 a 5 sistemas. La coexistencia más frecuente correspondió a los sistemas tipo III-A con I-E, y a los sistemas tipo III-B con los tipos I-C, I-E y I-F. Gran parte de los sistemas III-A carecían del gen csm6 (35/36), el cual es esencial para brindar inmunidad in vivo; también se observó la ausencia de los genes cas1 y cas2. Por otro lado, la mayoría de los sistemas de tipo III-B carecían de la proteína Cas6 (33/36), responsable del procesamiento del arreglo de CRISPRs; mientras que la mayoría de los tipos III-D se encontraban incompletos. Con respecto a los CRISPRs, 81/89 de los operones cas tenían uno o más arreglos adyacentes, con una gran diversidad en el número de spacers (de 1 hasta 113). Algunos arreglos (26) se hallaban en regiones distales de un operón cas, y no pudieron ser asociados a un sistema. El análisis de entornos mostró que algunos sistemas comparten el mismo locus en el genoma. Nuestro trabajo permitió observar una gran diversidad de sistemas CRISPR-Cas tipo III en nichos acuáticos o suelos de condiciones extremas, los cuales podrían estar activos y proporcionando inmunidad al hospedador. La co-ocurrencia de sistemas en un genoma fue considerable, siendo el tipo III-A el de mayor ocurrencia. La ausencia de algunos genes cas en el operón sugiere actividades limitadas que podrían ser compensadas por otros sistemas, como fue propuesto para otras bacterias.