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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.95.2019.tde-23112020-184504
Documento
Autor
Nombre completo
Guillermo Uceda Campos
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2019
Director
Tribunal
Silva, Aline Maria da (Presidente)
Digiampietri, Luciano Antonio
Oliveira, Julio Cezar Franco de
Vitorello, Claudia Barros Monteiro
Título en inglés
Comparative genomics and phylogenomics of Xylella fastidiosa
Palabras clave en inglés
Genome annotation
GTACG
Mobile genetic elements
Prophage
Virulence gene
Xylella fastidiosa
Resumen en inglés
The gamma-proteobacterium Xylella fastidiosa is an insect-transmitted, xylem-inhabiting pathogen and the causal agent of several plant diseases, most notably Pierce's disease of grapes (PD), citrus variegated chlorosis (CVC) and olive quick decline syndrome (OQDS). The first two complete genomes of X. fastidiosa sequenced in the early 2000s were from CVC (9a5c) and PD (Temecula1) strains. Since then, genomes of various isolates of X. fastidiosa have been sequenced, which are very similar to each other regardless of the host and/or geographical region from which such strains were isolated. Despite the available genomes in public databases, potential determinants of host adaptation and the heterogenicity among the prophage regions are still unknown in a wide genomic level. In this study, the CDSs of 46 X. fastidiosa genomes were compared using the new computational tool GTACG that deals with phylogenetically close organisms. Also, in order to explore the content of Mobile Genetic Elements (MGE) we have analyzed predicted prophages, genomic islands and insertion sequences harbored in X. fastidiosa chromosome. A total of 4942 and 1518 orthologs were found in the pan- and core-genome of X. fastidiosa, respectively. The phylogenomic trees showed three main clades related with the subspecies pauca, fastidiosa and multiplex, and subclades most related with the predicted sequence type and geographic region of isolation while the plant host information had less relationship. Most of the virulence and pathogenicrelated orthologs were found in the core-genome of X. fastidiosa. In one case, the afimbrial adhesin orthologs XadA1 and XadA3 sequence diversities showed a relative congruence with the plant host. The MGE content per genome ranged from 12% to 28% in the 46 strains of X. fastidiosa analyzed. The mean of prophages and genomic island regions per genome were 8.6 and 8.9, respectively. Around half (56%) of predicted insertion sequences were located into prophage regions. In summary, the X. fastidiosa comparative genomics and phylogenomics analyses showed that the geographic region of isolation is strongly supported at the strains genomic level differently from strain-plant host adaptation. Moreover, a relevant and heterogeneous amount of MGE are harbored in the chromosome of all 46 X. fastidiosa strains analyzed.
Título en portugués
Genômica comparativa e filogenômica de Xylella fastidiosa
Palabras clave en portugués
Anotação genômica
Elementos genéticos móveis
Gene de virulência
GTACG
Prófago
Xylella fastidiosa
Resumen en portugués
A gamaproteobacteria Xylella fastidiosa é transmitida por insetos, restrita ao xilema e agente causal de várias doenças de plantas, principalmente a doença de Pierce de videiras (PD), a clorose variegada dos citros (CVC) e a síndrome do rápido declínio de oliveiras (OQDS). Os dois primeiros genomas completos de X. fastidiosa sequenciados no início dos anos 2000 foram das cepas 9a5c e Temecula1, respectivamente causadoras de CVC e PD. Desde então, os genomas de vários isolados de X. fastidiosa foram sequenciados, os quais são muito semelhantes entre si, independentemente do hospedeiro e/ou da região geográfica de origem dessas cepas. Apesar da disponibilidade desses genomas em bancos de dados públicos, os potenciais determinantes da adaptação do hospedeiro e a heterogeneidade de regiões do prófagos ainda não foram analisados em nível genômico mais amplo. No presente estudo, as CDSs de 46 genomas de X. fastidiosa foram comparadas usando a nova ferramenta computacional GTACG dedicada à análise de genomas de organismos filogeneticamente próximos. Além disso, visando explorar o conteúdo de Elementos Genéticos Móveis (MGE), também foram analisadas as regiões preditas como prófagos, ilhas genômicas e sequências de inserção no cromossomo de X. fastidiosa. Foram encontrados 4942 e 1518 ortólogos no pan- e core-genoma de X. fastidiosa, respectivamente. As árvores filogenômicas mostraram os três clados principais relacionados às subespécies pauca, fastidiosa e multiplex, e os subclados foram mais relacionados ao sequence type predito e região geográfica de isolamento, enquanto as informações do hospedeiro vegetal tiveram menor relação. A maior parte dos ortólogos relacionados a virulência e patogenicidade foram encontrados no coregenoma de X. fastidiosa. Em um caso, a diversidade de sequência dos ortólogos das adesinas afimbriais XadA1 e XadA3 apresentou relativa congruência com o hospedeiro vegetal. O conteúdo de MGE por genoma variou de 12% a 28% nas 46 cepas de X. fastidiosa analisadas. A média de regiões de prófagos e ilhas genômicas por genoma foi de 8,6 e 8,9, respectivamente. Cerca de metade (56%) das sequências de inserção previstas foram localizadas em regiões de prófagos. Em resumo, as análises de genômica comparativa e de filogenômica de X. fastidiosa mostraram forte relação entre a região geográfica de isolamento e os distintos genomas, mas não com a adaptação cepa-hospedeiro vegetal. Além disso, verificamos que todos os 46 genomas de X. fastidiosa analisados contém um conteúdo relevante e heterogêneo de MGE.
 
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Fecha de Publicación
2021-02-12
 
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