Megafagos en sistemas marinos
Los fagos son las entidades biológicas más abundantes de la Tierra. Aunque son componentes omnipresentes y muy diversos del microbioma, la mayoría de los fagos conocidos contienen genomas menores a 200 kb. Sin embargo, los avances en el campo de la metagenómica viral han permitido el descubrimiento de megafagos con genomas extremadamente grandes (>540 kb de longitud). Actualmente se han encontrado megafagos en microbiomas humanos y animales, suelos y entornos subterráneos profundos y lagos de agua dulce, pero no se han descritos a partir de sistemas marinos.
Se analizaron tres comunidades virales marinas aisladas del Canal de la Mancha occidental y Plymouth Sound, mediante la combinación de Illumina y MinION de los cuales se reconstruyeron 23.179 supuestos contigs virales con 972 genomas de alta calidad, de los cuales se prevé que 367 estén completos, dentro de los cuales se encuentran seis genomas de fagos con longitudes > 200 kb y un genoma excepcionalmente grande de 656.628 pb (Mar_Mega_1). La comparación de la secuencia genómica de Mar_Mega_1 con fagos conocidos no mostró una similitud significativa a nivel de nucleótidos. Sin embargo, la agrupación con otros fagos usando vContact2 sugirió que está relacionado con otros megafagos. Con el fin de confirmar la relación entre estos megafagos se realizó una filogenia utilizando las secuencias de aminoácidos de la subunidad mayor de la terminasa, lo cual mostró que todos los megafagos eran similares a Lak formando un solo clado, mientras que Mar_Mega_1 formó un cúmulo con los megafagos más grandes (longitudes del genoma > 630 kb).
Con el objetivo de ver la relación y distribución de Mar_Mega_1 con sus parientes más cercanos, se utilizó un enfoque genético central para definir familias de fagos, lo cual mostró que tres fagos (Mar_Mega_1, LR756502 y LR745206) comparten solo 125 genes que constituye el 12.3% (Mar_Mega_1) y el 13.2% (LR745206) de genes en cada fago, lo que sugiere que estos no forman una sola familia, indicando que Mar_Mega_1 representa una nueva familia de fagos en el rango de tamaño de los megafagos. Asimismo, se determino que este megafago solo estuvo presente en las muestras de Plymouth Sound, siendo tan abundante como los fagos cultivados que infectan a bacterias marinas como Pelagibacter y Synecococcus a través de la asignación de lectura.
Por otra parte, se realizó un análisis genómico de Mar_Mega_1 donde se identificaron varias proteínas presentes en otros megafagos, incluidas proteínas estructurales y de replicación, además, se detectaron una serie de genes metabólicos auxiliares, cuyos homólogos aún no se han identificado en otros fagos, los cuales incluían enzimas como nicotinamida-nucleótido amidohidrolasa [PncC], isocitrato deshidrogenasa [Idh] dependiente de NADP y fosfolipasa similar a la patatina (PLP), de modo que se logró determinar que Mar_Mega_1 está distantemente relacionado con los megafagos que se encuentran en otros entornos.
Finalmente se logró identificar por primera vez una fosfolipasa similar a la patatina (PLP) dentro del genoma de un fago. Aunque la función de las PLP no es clara, se sugiere que tiene un papel en las interacciones entre patógenos bacterianos y hospederos eucariotas. Asimismo, se pudo identificar un homólogo de PLP en otros fagos (acc: LR745206), lo que sugiere que los megafagos podrían aumentar la virulencia de sus supuestos huéspedes bacterianos gracias a estas enzimas.
Michniewski, S., Rihtman, B., Cook, R. et al. A new family of “megaphages” abundant in the marine environment. ISME COMMUN. 1, 58 (2021). https://doi.org/10.1038/s43705-021-00064-6
