Analysis of prophages in Erwinia spp. genomes

Abstract

Bacteriophages can be found in many environments, including water, soil, gastrointestinal system and integrated in host genomes, such as prophages. Prophages can have a positive, neutral or negative effect on their host. They can affect the genetic variability of the bacterial genome, confer a selective advantage to the host, transport virulence factors, introduce new pathogenicity genes and confer new phenotypic properties to their hosts, contributing to their fitness. Bacteria of the genus Erwinia are pathogens that infect a large number of important agricultural crops. Studies on prophages in this group of bacteria are poorly explored. In this work, we examine phages in genomes of Erwinia spp. Phage sequences were identified in 100% of the analyzed genomes. More than one prophage was found in the same genome, characterizing polylisogeny. The analysis of intact phages suggests that they are uncharacterized species, as they showed low identity with virus genomes in public databases. Bacterial genes were found in the phages, assuming horizontal transfer of genes and genes that encode factors that may confer special characteristics to the host were also found. We detected phage spacer sequences at the CRISPR locus of the genomes of Erwinia spp. but we did not find spacers for the prophage residing in the analyzed genomes, suggesting that the prophage residing in the genome were not recognized by the CRISPR-Cas system. Our results show that bacteriophages are widely distributed in the genomes of Erwinia spp. and that may be contributing to your host's fitness. Keywords: PHASTER. Lysogeny. CRISPR-Cas. Bacteriophages. Phytopathogenic bacteria.

Os bacteriófagos podem ser encontrados em muitos ambientes, incluindo água, solo, sistema gastrointestinal e integrado aos genomas do hospedeiro, como profagos. Os profagos podem ter um efeito positivo, neutro ou negativo para seu hospedeiro. Podem afetar a variabilidade genética do genoma bacteriano, conferir vantagem seletiva ao hospedeiro, transportar fatores de virulência, introduzir novos genes de patogenicidade e conferir novas propriedades fenotípicas a seus hospedeiros, contribuindo para a aptidão. Bactérias do gênero Erwinia são patógenos que infectam um grande número de importantes culturas agrícolas. Estudos sobre profagos neste grupo de bactérias são pouco explorados. Neste trabalho, examinamos profagos nos genomas de Erwinia spp. Sequências de bacteriófagos na forma de profagos foram identificadas em 100% dos genomas analisados. Mais de um profago foi encontrado no mesmo genoma, caracterizando polilisogenia. A análise de profagos intactos sugere que são espécies não caracterizadas, pois mostraram baixa identidade com genomas de vírus em bancos de dados públicos. Genes bacterianos foram encontrados nos profagos integrados, sugerindo transferência horizontal de genes e genes que codificam fatores que podem conferir características especiais ao hospedeiro também foram encontrados. Detectamos sequências espaçadoras de fagos no locus CRISPR dos genomas de Erwinia spp. mas não encontramos espaçadores para os profagos residentes nos genomas analisados, sugerindo que os profagos residentes no genoma não foram reconhecidos pelo sistema CRISPR-Cas. Nossos resultados mostram que os bacteriófagos estão amplamente distribuídos nos genomas de Erwinia spp. e que podem estar contribuindo com as características fenotípicas do seu hospedeiro. Palavras-chave: PHASTER; Lisogenia; CRISPR-Cas; Bacteriófagos; Bactéria fitopatogênica.