Análisis bioinformático de secuencias reiteradas y conversión génica en genomas de rhizobias

Abstract

In the present work, a search of multigenic families in five genomes of nitrogen fixing bacteria, better known as rhizobias, was carried out, including: Rhizobium etli strains CFN42 and CIAT652, Rhizobium leguminosarum bv. Viciae 3841, Bradyrhizobium japonicum USDA110, Sinorhizobium meliloti 1021 and Mesorhizobium loti MAFF3030. This search was carried out in the reported literature and in the NCBI databases, finding 11 multigenic families in R. etli, some of which were also present in other rhizobias. The multigenic families present in at least three genomes were subjected to a phylogenetic analysis in search of gene conversion events, which were detected in the nifD and nifK families of the bacteria R. etli CFN42 and CIAT652. Likewise, an in silico search of repeated sequences greater than 300 bp was performed in the five genomes of rhizobias mentioned above. Our results show that B. japonicum bacteria contains the highest number of reiterations with 410, followed by S. meliloti with 276, R.etli with 155, as well as 129 in R. leguminosarum and finally M .. loti with 79. It is also found a high frequency of repetitions of low copy number (2-7) in all genomes, while its length was variable, from 300 to 1000 bp. In the density analysis by repetition number, a higher density was found in the genome of B. japonicum (45.1) and M. loti showed the lowest value (9.6), while, in density by length, S. meliloti was found be the highest (3.6) and M. loti the lowest (1.0). According to the densities obtained in plasmids and chromosome separately, a higher density in plasmids was found both in density by length and by number of copies, in addition there was no direct relationship between a larger genome size with a higher density of reiterations.

En el presente trabajo se realizó una búsqueda de familias multigénicas en cinco genomas de bacterias fijadoras de nitrógeno, mejor conocidas como rhizobias, incluyendo: Rhizobium etli cepas CFN42 y CIAT652, Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841, Bradyrhizobium japonicum USDA110, Sinorhizobium meliloti 1021 y Mesorhizobium loti MAFF3030. Dicha búsqueda se llevó a cabo en la literatura reportada y en las bases de datos del NCBI, encontrando 11 familias multigénicas en R. etli, algunas de las cuales se encontraron también presentes en otras rhizobias. Las familias multigénicas presentes en al menos tres genomas se sometieron a un análisis filogénetico en busca de eventos de conversión génica, los cuales se detectaron en las familias nifD y nifK de la bacteria R. etli CFN42 y CIAT652. Asimismo, se realizó una búsqueda in silico de secuencias repetidasd mayores a 300 pb en los cinco genomas de rhizobias anteriormente mencionados. Nuestros resultados muestran que la bacteria B. japonicum contiene el mayor núromo de reiteraciones con 410, seguido de S. meliloti con 276, R.etli con 155, así como 129 en R. leguminosarum y finalmente M.. loti con 79. También se encontró una alta frecuencia de reiteraciones de bajo número de copias (2-7) en todos los genomas, mientras que su longitud fue variable, desde 300 hasta 1000 pb. En el análisis de densidad por número de reiteración se encontró una mayor densidad en el genoma de B. japonicum (45.1) y M. loti mostró el valor más bajo (9.6), mientras que, en la densidad por longitud, S. meliloti resultó ser el más alto (3.6) y M. loti el más bajo (1.0). De acuerdo a las densidades obtenidas en plásmidos y cromosoma por separado, se encontró una mayor densidad en plásmidos tanto de densidad por longitud como por número de copias, además no se observó una relación directa entre un mayor tamaño de genoma con una mayor densidad de reiteraciones.