Anotación del genoma de una cepa nativa de Acidithiobacillus ferrivorans psicrotolerante y genómica comparativa de genes relacionados a la tolerancia al frío

Abstract

Aplica la genómica comparativa para hallar las principales diferencias entre un nuevo genoma nativo de At. ferrivorans y At. ferrooxidans, con el fin de descubrir los genes de tolerancia al frío. Para cumplir el objetivo, una cepa de Acidithiobacillus ferrivorans PQ33 se aisló de Cerro de Pasco (4261 msnm) y se cultivó en medio base 9K con sulfuro de cobre 0,5% (w/v) hasta llegar a una densidad de 5x108 células/ml a una temperatura de 5°C. La cinética de crecimiento se analizó en hierro ferroso y en sulfuro cobre a través de recuento en cámara de Petroff-Housser y la cuantificación de cobre (II) liberado se determinó mediante absorción atómica. Por otro lado, se secuenció el genoma de la cepa nativa de At. ferrivorans PQ33 con HiSeq Illumina. Los reads fueron ensamblados con SPAdes y los contigs fueron alineados y extendidos con el genoma de referencia At. ferrivorans SS3 usando los software ABACAS e IMAGEN. La revisión de la calidad final y la anotación del genoma se realizaron con Quast y Prokka respectivamente. La identificación de islas genómicas fue verificada con IslandViewer por la presencia de genes de movilidad y desvío de GC. La cepa se identificó a través de secuenciación de RNA ribosomal 16S y se determinó el 100% de similitud con secuencias de At. ferrivorans SS3 y ACH ya reportadas. Se observó un tiempo de duplicación de 66,6 ± 5,1 h en hierro ferroso a pH 1.6. Por otra parte, después de 30 días de evaluación, la cepa de At. ferrivorans PQ33 mostró un tiempo de duplicación de 63,6 ± 3,9 h en sulfuro de cobre y se cuantificó 1780 ± 32 mg/l de cobre liberado (II). En cuanto al genoma, este presentó 3298172 pb en 101 contigs y 56,5% de GC. La anotación del genoma evidenció 3347 genes que codifican proteínas, 47 de ARNt y 3 ARNr. En contraste con las cepas 23270 y 53993 de At. ferrooxidans, el genoma de At. ferrivorans PQ33 mostró 2 Islas Genómicas (IGs), donde una de ellas mostró proteínas con dominio pilT, y un gen de rusticianina. Por otro lado, la proteína Rus de la IG mostró mayor flexibilidad que la de los operones rus. Adicionalmente, a diferencia del cepas SS3 y CF27 de At. ferrivorans, PQ33 mostró un gen que codifica un sistema ATPasa de salida de protones que ofrecería resistencia adicional al pH ácido. En conclusión, At. ferrivorans PQ33 oxida sulfuro de cobre a baja temperatura y oxida hierro ferroso a pH de 1.6. Además, At. ferrivorans PQ33 mostró plasticidad genómica al presentar dos IGs, donde una contiene un gen adicional rus que elucida posible mejora en el fitness evolutivo psicrotolerante de At. ferrivorans. Estos resultados tienen un significado importante para el desarrollo de la biolixiviación a gran altura, como en los andes peruanos.