Genoma altamente plástico de Microcystis aeruginosa PCC 7806, un cianobacteriano tóxico de agua dulce ubicuo

ANTECEDENTES: El cianobacteriano colonial Microcystis prolifera en una amplia gama de ecosistemas de agua dulce y está expuesto a factores ambientales cambiantes durante su ciclo de vida. Las floraciones de Microcystis a menudo son tóxicas, potencialmente mortales para animales y humanos, y pueden causar problemas ambientales. Ha habido poca investigación sobre la genómica de estas cianobacterias. RESULTADOS: Decifrar la secuencia de 5,172,804 pb de Microcystis aeruginosa PCC 7806 ha revelado la alta plasticidad de su genoma: 11.7% de repeticiones de ADN que contienen más de 1,000 bases, 6.8% de transposasas putativas y 21 enzimas de restricción putativas. En comparación con los genomas de otras linajes de cianobacterias, la cepa PCC 7806 contiene un gran número de genes atípicos que pueden haber sido adquiridos por transferencias laterales. Se han identificado vías metabólicas, como la fermentación y una vía de recuperación de metionina, así como genes para la muerte celular programada que pueden estar relacionados con la rápida desaparición de las floraciones de Microcystis en la naturaleza. El análisis del genoma de PCC 7806 también revela características biosintéticas novedosas que podrían ayudar a elucidar el impacto ecológico de los metabolitos secundarios y conducir al descubrimiento de metabolitos novedosos para nuevas aplicaciones biotecnológicas. M. aeruginosa y otros genomas de cianobacterias grandes exhiben una rápida pérdida de sintenia en contraste con otros genomas microbianos. CONCLUSIÓN: Microcystis aeruginosa PCC 7806 parece haber adoptado una estrategia evolutiva que se basa en una plasticidad genómica inusual para adaptarse a ecosistemas de agua dulce eutróficos, una propiedad compartida por otra cepa de M. aeruginosa (NIES-843). Comparaciones de los genomas de PCC 7806 y otras cepas de cianobacterias indican que una estrategia similar también pudo haber sido utilizada por la cepa marina Crocosphaera watsonii WH8501 para adaptarse a otros nichos ecológicos, como los océanos oligotróficos.