El proceso de reducción del genoma en el simbionte obligado Buchnera aphidicola

ANTECEDENTES: Genomas muy pequeños han evolucionado repetidamente en linajes eubacterianos que han adoptado asociaciones obligadas con hospedadores eucariotas. Secuencias completas de genomas han revelado que los genomas pequeños retienen conjuntos de genes muy diferentes, planteando la pregunta de cómo se determina el contenido final del genoma. Para examinar el proceso de reducción del genoma, se comparó el pequeño genoma del endosimbionte Buchnera aphidicola con el genoma ancestral más grande, reconstruido sobre la base de la distribución filogenética de ortólogos de genes entre parientes completamente secuenciados de Escherichia coli y Buchnera. RESULTADOS: El genoma ancestral reconstruido contenía 2,425 marcos de lectura abiertos (ORFs). El genoma de Buchnera, que contiene 564 ORFs, consiste en 153 fragmentos de 1-34 genes que son sinténicos con las regiones ancestrales reconstruidas. Sobre la base de esta reconstrucción, se eliminaron 503 genes dentro de los fragmentos sinténicos, y se perdieron 1,403 genes de los huecos entre los fragmentos sinténicos, probablemente en conexión con reordenamientos genómicos. Las regiones perdidas son a veces grandes y a menudo abarcan genes funcionalmente no relacionados. Además, se han perdido o erosionado genes individuales y regiones regulatorias. Para las categorías de genes de reparación de ADN y genes de rARN, la mayoría de los loci perdidos caen en regiones entre fragmentos sinténicos. Esta historia de pérdida de genes se refleja en las secuencias de espaciadores intergénicos en posiciones donde una vez estuvieron presentes los genes. CONCLUSIONES: La interpretación más plausible de esta reconstrucción es que Buchnera perdió muchos genes a través de la fijación de grandes deleciones poco después de la adquisición de un estilo de vida endosimbiótico obligatorio. Una implicación es que la composición final del genoma puede ser en parte el resultado fortuito de deleciones iniciales y que los genes vecinos influyen en la probabilidad de pérdida de genes y vías particulares.