Seminario 12/10: Estructura y adquisición de los módulos CRISPR-Cas en genomas de Shewanella

Título: Estructura y adquisición de los módulos CRISPR-Cas en genomas de Shewanella

Disertante: Lic. Teolincacihuatl Ayala. Becaria doctoral de CONICET. Laboratorio de Investigación en Biología del ARN Bacteriano, IMPaM (UBA-CONICET)
Directora: Cecilia Quiroga. Co-directora: Daniela Centrón.

Resumen:

Los sistemas CRISPR-Cas (por sus siglas en inglés, clustered regularly interspaced short palindromic repeats) son considerados el sistema inmune adaptativo de bacterias y arqueas, que proveen protección contra fagos y/o plásmidos. Se clasifican en 2 clases, 6 tipos y 44 subtipos. Generalmente, están compuestos por un arreglo de CRISPRs, una región líder y el operón cas. El arreglo de CRISPR y el operón cas se encuentran adyacentes, sin embargo, puede haber arreglos distantes (lejos del operón cas) o arreglos huérfanos (en genomas carentes del operón cas). Estos sistemas pueden asociarse a elementos genéticos móviles (EGM), que podrían contribuir en su diseminación. Se conoce poco sobre la adquisición y difusión de los módulos portadores de sistemas CRISPR-Cas de los subtipos I-F y I-E. El objetivo de este trabajo fue analizar el entorno genético de los sistemas tipo I-E y I-F en Shewanella spp., con el fin de identificar los posibles mecanismos de transferencia y sitios de inserción. Para ello, se buscaron estos sistemas con la herramienta CRISPRCasFinder V1.4 en 144 genomas (completos y draft) de Shewanella spp.. Se detectaron 42 sistemas correspondientes a los tipos I-E (9), I-F1 (23), I-F2 (4), III-B (5) y tipo IV-A (1). La coocurrencia de sistemas fue casi nula. Además se detectaron 19 arreglos huérfanos y 11 distantes en diversas especies. Los sistemas se encontraron principalmente en bacterias de procedencia acuática. La mayoría de los arreglos poseían >40, y hasta un máximo de 152 CRISPRs. El análisis comparativo de entornos mediante ACT V18.1.0 en genomas con y sin sistemas tipo I-F1 y I-E reflejó que el sistemas tipo I-F1 se encuentra dentro de un módulo que contiene genes de recombinación o EGM (ΦP4-int, xerC, ISs) o asociados a otros sistemas de defensa (TA tipo II y IV). Además se observó que se encuentran insertados en el genoma en el locus ric-yicC de Shewanella. Se comprobó una alta conservación de secuencia en el sitio, lo que sugiere que la integración ocurriría mediante una recombinación sitio-específica. Además se vió que un genoma que carece del sistema I-F1 (S. sp. LC6) contiene en este locus una isla putativa (24 kb), que alberga otros sistemas de defensa (3 TA de tipo II y 1 RM). Con respecto a los sistemas tipo III-B en este género, se observó que se ubican en entornos distintos, y que en algunos casos este sistema puede compartir el sitio de inserción con un transposón tipo Tn7. Finalmente, el análisis de los entornos de los sistemas tipo I-E mostró que en el caso de S. algae el locus IFP-pbpC puede estar invadido por sistemas tipo I-E o I-F1, sugiriendo que comparten el mismo sitio de inserción.

Nuestros resultados proporcionan nueva información sobre los módulos que albergan los sistemas CRISPR-Cas tipo I-E y I-F en Shewanella spp. que pueden contribuir en su transferencia y la evolución de las islas de defensa, y sugieren que debe haber un reconocimiento de secuencia para la integración del módulo.