Diversidade de plasmídeos no ambiente e desenvolvimento de ferramentas moleculares para a sua caracterização

Abstract

Os plasmídeos pertencentes ao grupo de incompatibilidade IncP-1Ԑ, são um grupo bem estudado e com grande interesse ecológico. Tal é devido a estarem associados a genes acessórios que conferem aos hospedeiros bacterianos, adaptabilidade a pressões ambientais. A incompatibilidade é a manifestação de parentesco dos plasmídeos que partilham o mesmo modo de replicação. Os genes acessórios são genes não essenciais á manutenção e replicação do plasmídeo e encontram-se na região acessória. As regiões de genes acessórios de plasmídeos deste grupo de incompatibilidade apresentam um padrão típico de inserção no backbone do plasmídeo. Nomeadamente entre os genes traC e parA e os genes trfA e klcA, que flanqueiam os genes acessórios. Este trabalho teve como um dos objetivos desenvolver e otimizar uma ferramenta que possa ser aplicada em DNA plasmídico proveniente de uma amostra ambiental, para analisar as regiões variáveis em plasmídeos e procurar novos genes ou seguir o curso dos genes deste grupo de plasmídeos. A região variável é a região acessória, onde se encontram os genes acessórios. Esta região é delimitada por genes flanqueadores. Com este estudo foi possível verificar que os primers (EtraC_fw e EparA_rev) e (EtrfA_fw e D/EklcA_rev) desenhados amplificam a região acessória dos plasmídeos do subgrupo de incompatibilidade IncP-1Ԑ. A diversidade e evolução de plasmídeos depende intimamente das condições ambientais do hospedeiro bacteriano. As pressões seletivas sentidas contribuem para o fluxo de genes e a sua diversidade. Considerando a importância dos detalhes ecológicos, um dos objetivos deste trabalho foi o de procurar completar a informação dispersa e muitas vezes ausente na base de dados do NCBI. Esta informação inclui detalhes sobre o ano de isolamento, o local de isolamento (país e cidade) e o ambiente de isolamento original. Com este estudo foi possível concluir que das 4 302 sequências de plasmídeos analisadas, os ambientes mais estudados são o clínico, os alimentos e os solos. Proteobacteria, Firmicutes e Spirochaetes, foram os filos mais estudados. A partir das 210 sequências analisadas de plasmídeos cujos hospedeiros bacterianos se encontram em ambientes extremos, foi possível concluir que os ambientes extremos mais estudados se encontram no solo e em água (doce e salgada), estes foram assim destacados devido a parâmetros ambientais, como o pH, a temperatura, a radiação e extremos químicos. Proteobacteria, Deinococcus-Thermus e Firmicutes, foram os filos mais encontrados em ambientes extremos.

The plasmids belonging to the IncP-1 incompatibility group are a well studied group with great ecological interest. This is because they are associated with accessory genes that confer on bacterial hosts adaptability to environmental pressures. Incompatibility is the manifestation of kinship of plasmids sharing the same mode of replication. Accessory genes are non-essential genes for plasmid maintenance and replication and are found in the accessory region. Regions of accessory genes of plasmids of this incompatibility group show a typical pattern of insertion into the plasmid backbone. Namely between the traC and parA genes and the trfA and klcA genes, which flank the accessory genes. This work had as one of the objectives to develop and optimize a tool that can be applied in plasmid DNA from an environmental sample, to analyze the variable regions in plasmids and to search for new genes or to follow the course of the genes of this group of plasmids. The variable region is the accessory region, where accessory genes are found. This region is delimited by flanking genes. With this study it was possible to verify that the primers (EtraC_fw and EparA_rev) and (EtrfA_fw and D/EklcA_rev) amplified the accessory region of the plasmids of the subgroup of incompatibility IncP-1Ԑ. The diversity and evolution of plasmids closely depends on the environmental conditions of the bacterial host. The selective pressures felt contribute to the flow of genes and their diversity. Considering the importance of the ecological details, one of the objectives of this work was to seek to complete the scattered and often absent information in the NCBI database. This information includes details about the year of isolation, the place of isolation (country and city), and the original isolation environment. With this study it was possible to conclude that of the 4 302 sequences of plasmids analyzed, the most studied environments are the clinical, the food and the soils. Proteobacteria, Firmicutes and Spirochaetes, were the most studied phyla. From the 210 analyzed sequences of plasmids whose bacterial hosts are found in extreme environments, it was possible to conclude that the most studied extreme environments are in the soil and in water (fresh and salty), these were thus highlighted due to environmental parameters, such as pH, temperature, radiation and chemical extremes. Proteobacteria, Deinococcus-Thermus and Firmicutes were the most common phyla in extreme environments.