Resolución genómica de bacterias probióticas multicepa: diversidad funcional y arquitectura genómica desde un enfoque evolutivo y comparativo.

Las bacterias probióticas son microorganismos ampliamente utilizados, tienen repertorios genéticos variados y son un modelo idóneo para estudiar la evolución de los genomas bacterianos. Es necesario distinguir genes conservados y variables del genoma núcleo y accesorio y caracterizar elementos móviles que favorecen la adquisición y reorganización del ADN. A pesar del uso extendido de bacterias probióticas, se desconoce cómo se organiza y evoluciona su diversidad genómica, cómo la variación del pangenoma, genes accesorios y la dinámica de elementos genéticos móviles (plásmidos, transposones e islas genómicas) estructuran la plasticidad genómica entre linajes. La ausencia de un marco comparativo integrado y de datos genómicos homogéneos limita la comprensión de principios generales sobre transferencia horizontal y adaptación. Se realizará un estudio descriptivo-comparativo de enfoque evolutivo. Se secuenciará el genoma de probióticos por Illumina y PacBio. Los datos se ensamblarán y anotarán, integrándose con genomas públicos del mismo taxón. Luego se construirán la filogenómica del genoma núcleo, el pangenoma y el moviloma, comparando la señal filogenética frente a la transferencia horizontal mediante redes de co-ocurrencia. Hipotetizamos que los linajes probióticos analizados mostrarán pangenomas abiertos, con fracciones accesorias moduladas principalmente por transferencia horizontal y elementos genéticos móviles, generando patrones diferenciados de plasticidad genómica. La variación genómica resultaría de la interacción entre historia evolutiva y adquisición horizontal de genes. El objetivo general es caracterizar la diversidad genómica, la estructura del pangenoma y la composición del moviloma de bacterias probióticas mediante dos técnicas de secuenciamiento masivo, bajo un enfoque evolutivo y comparativo, comparándolas con genomas públicos de referencia. Se establecerá un marco que explique los patrones de conservación y variación genómica entre los distintos linajes probióticos estudiados. Los objetivos específicos incluyen: (i) reactivar bacterias probióticas comerciales, (ii) secuenciamiento por Illumina, ensamblado y anotado genómico, integrando un conjunto curado de genomas públicos del mismo taxón, (iii) validar la taxonomía y las relaciones evolutivas mediante índice de identidad promedio de nucleótidos y filogenómica basada en genoma núcleo, delimitando clústeres genómicos por linaje, (iv) caracterizar el pangenoma por grupos taxonómicos, diferenciando genes núcleo y accesorios, evaluando su apertura o cierre, incluyendo el enriquecimiento funcional de los genes accesorios, (v) describir el moviloma y su distribución, (vi) identificar repertorios genéticos asociados a la adaptación e interacción microbiana, incluyendo determinantes de resistencia interpretados como rasgos evolutivos intrínsecos o adquiridos, (vii) integrar filogenia, pangenoma y moviloma para separar los efectos de linaje frente a la transferencia horizontal, generando modelos y redes de co-ocurrencia, (viii) secuenciar por PacBio un genoma de cada aislado por huésped. Se publicarán artículos científicos en revistas indexadas y sustentarán tesis de pregrado sobre el genoma de cepas probióticas comerciales, dataset curado de genomas públicos de referencia por taxón y árbol filogenómico describiendo la estructura poblacional por linaje, así como pangenomas por taxón detallando tamaño, fracción núcleo y accesoria, genes únicos y funciones enriquecidas, catálogo del moviloma por cepa y linaje, junto con su asociación a genes accesorios y matrices comparativas de repertorios adaptativos y determinantes de resistencia interpretadas evolutivamente . El proyecto aportará conocimientos sobre plasticidad genómica, transferencia horizontal y adaptación bacteriana, generará datos y protocolos utilizables en estudios evolutivos, de interacciones bacteria-fago, coevolución, defensa bacteriana (CRISPR-Cas) y transferencia de resistencia antimicrobiana.