Caracterización de plásmidos en metagenomas de microbiomas de aguas oceánicas de la Fosa de Atacama

Abstract

Las fosas hadales representan los ecosistemas más recónditos del océano, con profundidades máximas de hasta 11000 metros, y donde la alta presión hidrostática es una de las características más distintivas que, junto con otras variables ambientales, impulsa los cursos evolutivos y adaptativos de los organismos procariontes que habitan estos ambientes. La transferencia horizontal de genes es un fenómeno que permite el intercambio de material genético entre los miembros de una comunidad, mediante distintos mecanismos, y donde los plasmidios son importantes determinantes, y por ende, agentes relevantes en la dinámica de los procesos adaptativos y evolutivos. En el presente trabajo se estudia y caracteriza los plasmidios presentes en metagenomas obtenidos a través de la columna de agua de la Fosa de Atacama, tanto desde la zona hadal (8081, 8079 y 7928 metros de profundidad), como de la zona mesopelágica (500 m) y batial (1000 y 2000 m). Los análisis incluyen la identificación de secuencias plasmidales dentro de los metagenomas y anotación genómica, los cuales revelan presencia efectiva de plasmidios en los metagenomas en estudio, junto con una importante representación de funciones celulares en las secuencias encontradas. En detalle, el transporte y metabolismo de iones inorgánicos es la función celular más abundante en general, con buena representación incluso en los plasmidomas hadales. Además, el transporte y metabolismo de carbohidratos y lípidos está más presente en los plasmidomas hadales, en contraste con los plasmidomas de aguas menos profundas, mientras que la biogénesis de membranas celulares presenta una abundancia relevante en todos los plasmidomas. Otras funciones celulares de interés como el transporte y metabolismo de aminoácidos, sistemas de secreción y transporte vesicular y aquellas relacionadas al moviloma, muestran caracteres importantes para el metabolismo, la trasferencia horizontal de genes y la plasticidad genómica

Hadal trenches are one of the most remote ecosystems in the ocean, with maximum depths of up to 11000 meters, and where the high hydrostatic pressures are a distinctive characteristic which, together with other environmental variables, impulses the adaptative and evolutive curses of prokaryotic organisms inhabiting the ocean’s depths. The horizontal gene transfer allows the exchange of genetic material between the members of a microbial community, making use of different mechanisms in which plasmids play an important role, and therefore, they’re relevant in adaptative and evolutive processes. The present study identifies and characterizes plasmidal sequences from metagenomes from Atacama Trench’s water column, including the hadal zone (7928, 8079 and 8081 meters of depth), the bathyal zone (1000 y 2000 m), and the mesopelagic zone (500 m). The results reveal effective presence of plasmidal sequences in the depths analyzed, along with the finding of strong representation of certain cellular functions codified in the sequences found. For instance, the transport and metabolism of inorganic ions is the most abundant function overall, with notorious presence even in the hadal plasmidomes. Furthermore, the transport and metabolism of carbohydrates and lipids were more present in the hadal plasmidomes than on the less deep plasmidomes, while the membrane biogenesis shows a relevant abundance in all plasmidomes. Other functional categories of interest like the transport and metabolism of amino acids, secretion and transport systems, and mobilome related, show important traits for metabolism, horizontal gene transfer and genome plasticity