Identificação de regiões promotoras de Mycoplasma hyopneumoniae

Abstract

Mycoplasma hyopneumoniae é uma das menores bactérias encontradas na natureza, apresentando genoma altamente reduzido e ausência de parede celular. Este organismo é o agente causador da pneumonia enzoótica suína, a qual apresenta distribuição mundial, causando importantes perdas econômicas. Na última década, várias espécies de Mycoplasma tiveram seus genomas completamente seqüenciados, incluindo quatro cepas de M. hyopneumoniae. Apesar da grande quantidade de dados gerados, pouco se sabe sobre as seqüências nucleotídicas que controlam a expressão gênica nestes microrganismos. A grande variabilidade encontrada nas regiões promotoras, o baixo conteúdo de GC presente no genoma e a carência de promotores experimentalmente caracterizados, são fatores que dificultam o reconhecimento in silico das seqüências reguladoras no gênero Mycoplasma. Assim sendo, este trabalho tem como objetivo identificar seqüências nucleotídicas envolvidas com o início da transcrição em M. hyopneumoniae, gerando dados que possibilitem a construção de uma matriz capaz de fazer a predição de promotores nesta espécie. Inicialmente, os sítios de início de transcrição (TSSs) de 23 genes de M. hyopneumoniae foram definidos. Os resultados mostraram que os TSSs identificados localizavam-se entre 2 e 144 pb de distância do início dos genes, sendo compostos em sua grande maioria por um resíduo de adenosina. Um padrão semelhante ao elemento −10 de promotores σ70 foi encontrado a montante dos TSSs. No entanto, não foi possível identificar conservação de uma provável região −35, porém, um sinal periódico AT-rico foi observado. Aproximadamente metade dos genes analisados continha o motivo 5'-TRTG-3', que é idêntico ao elemento −16, comumente encontrado em bactérias gram-positivas. A partir da determinação dos promotores, foi construída uma matriz de pontuação posição-específica que foi utilizada para localizar promotores putativos a montante de todas as seqüências codificantes (CDSs) de M. hyopneumoniae. Duzentos e um sinais foram encontrados associados a 169 CDSs. A maioria destas seqüências estava localizada até 100 nucleotídeos de distância dos códons de iniciação. Este estudo mostra que o número de seqüências promotoras preditas no genoma de M. hyopneumoniae é mais freqüente que o esperado ao acaso, indicando que a maioria das seqüências detectadas são provavelmente sítios de ligação funcionais.

Mycoplasma hyopneumoniae is one of the smallest bacteria found in nature, presenting a small genome and absence of cell wall. It is present in the majority of swine herds throughout the world, and is considered an important pathogen in the swine industry. In the last decade, many species of this genus had their genome completely sequenced, including four strains of M. hyopneumoniae. Nevertheless, very little is understood of the nucleotide sequences that control transcription initiation in these microorganisms. Like its relatives, M. hyopneumoniae lacks several major regulators of gene expression, including two component regulatory systems and multiple σ factors, thus it appears that the signals for promotion and regulation of transcription may differ significantly from other bacteria. In addition, the low GC content and the dearth of experimentally characterized promoters in this genus severely limit the recognition of the controlling sequences. Therefore, this study aims to identify nucleotide sequences involved in transcription initiation in M. hyopneumoniae, and thus generate data to enable the construction of a matrix capable of predicting promoters in this species. Initially, the transcription start sites (TSSs) of 23 genes of M. hyopneumoniae were experimentally defined. The results showed that the identified TSSs were located between 2 and 144 bp away from the gene starts, being composed mostly of an adenosine residue. A pattern that resembles the σ70 promoter −10 element was found upstream of the TSSs. However, no −35 element was distinguished. Instead, an AT-rich periodic signal was identified. About half of the experimentally defined promoters contained the motif 5'-TRTG-3', which was identical to the −16 element usually found in gram-positive bacteria. The defined promoters were utilized to build position-specific scoring matrices in order to scan putative promoters upstream of all coding sequences (CDSs) in the M. hyopneumoniae genome. Two hundred and one signals were found associated with 169 CDSs. Most of these sequences were located within 100 nucleotides of the start codons. This study has shown that the number of promoter-like sequences in the M. hyopneumoniae genome is more frequent than expected by chance, indicating that most of the sequences detected are probably biologically functional.