Caracterización molecular de profagos en genomas de Streptococcus spp

Abstract

RESUMEN: El objetivo del estudio consistió en evaluar la diversidad genética in silico de bacteriófagos atemperados en genomas de Streptococcus spp, determinar la presencia de factores de virulencia y genes de resistencia a antibióticos dados por estos y finalmente evaluar la asociación entre el sistema CRISPR-cas con la presencia de bacteriófagos atemperados. Para esto se obtuvieron 402 genomas a partir del NCBI; la identificación de los profagos se hizo mediante el programa PHASTER y fueron categorizados basados en su estructura; la identificación de los factores de virulencia y resistencia a antibióticos se hizo una estrategia de búsqueda por homología en bases de datos, dos correspondientes para factores de virulencia y dos a genes asociados a resistencia a antibióticos; finalmente se analizó la presencia del sistema CRISPR-cas mediante Crisprdisco. Teniendo en cuenta la cantidad de genomas y el amplio número de especies de Streptococcus spp, se encontró gran variedad de profagos siendo la categoría incompleta más predominante. Se describió una correlación positiva débil en relación con los factores de virulencia y resistencia a antibióticos bacterianos en comparación de los profagicos, lo cual hace pensar que estos pueden estar influenciando otros procesos celulares diferentes. Según la clasificación taxonómica de los profagos completos se demostró que todos pertenecen al orden Caudoviridae y de estos el 99,7% a la familia Siphoviridae. Del sistema CRISPR cas se sugiere que aquellos genomas con la presencia de los sistemas I, II y III conjuntamente tienen una menor probabilidad de adquirir DNA extracelular de tipo profagico entre su genoma.

ABSTRACT: The objective of this study was to evaluate the genetic diversity in silico of tempered bacteriophages in genomes of Streptococcus spp, to determine the presence of virulence factors and antibiotic resistance genes given by these, and finally to evaluate the association between the presence of CRISPR-cas system and the presence of tempered bacteriophages in genomes of Streptococcus spp. In this study, 402 species were obtained from NCBI. The identification of the prophages was done through the PHASTER program and they were categorized according to its structure. In the identification of the virulence factors and antibiotics resistance a homology search was implemented in four database, two corresponding for virulence factors and the other two genes associated with antibiotics resistance; finally, the presence of the CRISPR-cas system was analyzed by Crisprdisco. Considering the great number of genomes and a wide number of Streptococcus spp species, a great prophages variety was found, being the incomplete category most predominant. A weak positive correlation is described in relation with the virulence factors and bacterial antibiotic resistance compared to the prophages, which suggest that these may influence other different cellular processes. Based on taxonomic classification of the complete prophages, it demonstrated that all the complete prophages belong to the order caudoviridae, and from these, 99.7% belonged to the Siphoviridae family. Respect to the CRISPR-cas system, results suggest that those genomes with the presence of systems I, II and III together have a lower probability of acquire DNA extracellular prophage type among their genome.