Análisis genómico comparativo con especies y subgenotipos del apicomplexa Cryptosporidium

Abstract

RESUMEN: Cryptosporidium es un apicomplexa asociado con diarrea, principalmente en niños y pacientes inmunocromprometidos. En la actualidad se describen 38 especies que difieren en cuanto a la especificidad de hospedero, hábitat, distribución geográfica y virulencia. Además, se han descrito subgenotipos que representan variaciones intraespecie basadas en el polimorfismo del gen gp60. Aunque se tienen disponibles genomas de diferentes especies y subgenotipos, son escasos los análisis comparativos que estudien las bases genéticas que expliquen las diferencias interespecie e intragenotípicas descritas para este protozoo. Teniendo en cuenta lo anterior, y con el propósito de contribuir al conocimiento de la genómica y taxonomía en este género, se realizó un estudio comparativo y filogenómico con 23 genomas de las especies más frecuentes en humanos: C. hominis, C. parvum y C. meleagridis. Los genomas analizados presentaron un tamaño aproximado de 9,0Mb. Se observaron porcentajes de identidad frente al genoma de referencia C. parvum Iowa II del 96,8% en los aislados de C. hominis y 91,5% en C. meleagridis. En C. parvum se identificaron porcentajes de identidad entre un 99,7 y 99,9% para aislados zoonóticos y del 99,5% para antroponóticos. Además, en esta especie se identificó una mayor acumulación de variantes de un solo nucleótido (SNVs) en aislamientos antroponóticos en comparación con los zoonóticos. La mayoría de los SNVs e inserciones y deleciones (indels) se encontraron en regiones codificantes, observándose una distribución homogénea en los cromosomas de C. parvum, mientras que en C. hominis y C. meleagridis predominaron en los cromosomas 1 y 3. Los genes con cambios deletéreos e indels anotados, están asociados con el procesamiento de la información genética, procesos enzimáticos y metabólicos; no obstante, alrededor del 50% de los genes codifican proteínas hipotéticas. El análisis filogenómico se realizó a partir de una matriz generada con 800.861 SNVs. El árbol obtenido mostró tres cladas monofiléticas para todos los aislados, observándose la presencia de dos ramas separadas para los aislados antroponóticos y zoonóticos de C. parvum. Todos los genomas de C. hominis y C. parvum se agruparon de acuerdo con la familia de subgenotipos basada en el gen gp60. Hasta el momento, este estudio es el análisis filogenómico y comparativo más robusto realizado en el género Cryptosporidium, que incluye genomas completos de diferentes aislados, familias alélicas y subgenotipos de las tres principales especies intestinales de Cryptosporidium asociadas con infección en el hombre.

ABSTRACT: Cryptosporidium is an apicomplexan associated with diarrhea mainly in children and immunocompromised patients. Currently, there are 38 species that differ in host specificity, habitat, geographic distribution, and virulence. Additionally, subtype families that show intraspecies variations based on the polymorphism of the gp60 gene are described. Although genomes of several species and subtypes are available, a comparative analysis that explores the genetic bases of the phenotypic differences within the genus are scarce. According to the above, and to contribute to the knowledge of genomics and taxonomy in Cryptosporidium, a comparative and phylogenomic study was conducted with 23 genomes of the most frequent species in humans: C. hominis, C. parvum, and C. meleagridis