Evolutionary dynamics of toxin-antitoxin system in Ralstonia solanacearum

Abstract

El complejo de especies Ralstonia solanacearum (RSSC) es un grupo de patógenos bacterianos de plantas transmitidos por el suelo que afectan los cultivos al causar marchitez bacteriana y eventualmente provocar la muerte de la planta, lo que resulta en pérdidas económicas significativas en todo el mundo. Debido a su vasta distribución geográfica, amplia gama de hospedadores y tremenda diversidad fenotípica y genética, ha sido un desafío encontrar formas adecuadas de proteger los cultivos contra esta bacteria. Los estudios se han centrado en las interacciones planta-bacteria mientras se buscan tratamientos viables. No obstante, los estudios sobre las interacciones bacterias-fagos podrían proponer soluciones novedosas contra estas bacterias persistentes. El sistema de defensa bacteriano llamado toxina-antitoxina (TA) participa en funciones bacterianas esenciales, como la protección contra el ataque de fagos, la resistencia al estrés mediante la formación de persistentes bacterianos y la formación de biopelículas. En este estudio, me enfoco en determinar el contenido genético y las fuerzas evolutivas que actúan sobre los genes TA. Se utilizaron BLASTn y BLASTp para determinar la existencia y diversidad de los sistemas TA en quince cepas del RSSC. Las tasas de ganancia, duplicación y pérdida de genes TA se calcularon utilizando COUNT. Además, las presiones selectivas positivas que actúan sobre los genes TA se analizaron utilizando BUSTED y MEME. Finalmente, los TA Pfam sujetos a transferencia horizontal de genes se identificaron utilizando NOTUNG para reconciliar árboles filogenéticos especie-gen. Los resultados sugieren que los sistemas de TA están ampliamente diversificados en todas las cepas de RSSC estudiadas. Además, se encontró selección positiva en un solo sitio de cinco genes TA que podría ser necesario para mantener la función del gen y causar fenotipos ventajosos para controlar las infecciones con fagos. Además, las fuerzas evolutivas que afectan a los sistemas de TA en RSSC son principalmente la duplicación de genes y la ganancia de genes. En consecuencia, se encontraron eventos HGT en todos los sistemas de TA analizados, lo que implica que los sistemas de TA son tanto ancestrales como de reciente obtención.