Secuenciación metagenómica y nuevos procedimientos bioinformáticos para entender la evolución de hongos liquenizados

Resumen

Los líquenes son un grupo ampliamente diverso resultado de la simbiosis entre un hongo, algas y otros organismos asociados. Este conjunto de organismos ha colonizado la mayor parte de los ambientes terrestres y se han presentado, además, como fuente natural de nuevos compuestos con interés farmacológico. Hasta la fecha pocos estudios se han llevado a cabo usando herramientas genómicas, probablemente, debido a la dificultad de obtener los cultivos del micobionte por su lento crecimiento. En esta tesis se presenta una alternativa usando secuenciación de metagenomas del holobionte completo con la finalidad de recuperar el genoma del micobionte. Las secuencias genómicas de cada una de las especies de Parmeliaceos incluidas han sido evaluadas mediante la comparación del tamaño, la integridad de genomas y el número de genes con genomas de líquenes obtenidos a partir de cultivos aposimbióticos. Posteriormente, los genomas han sido utilizados para contestar diferentes preguntas relacionadas con la biología evolutiva de estos hongos. En primer lugar, se ha llevado a cabo un estudio filogenómico usando un gran conjunto de datos de genes de una sola copia, donde se han resuelto muchas de las relaciones evolutivas internas de los seis clados principales de la familia Parmeliaceae. Dado el poco consenso que había entorno a la reproducción sexual en estos organismos simbióticos, mediante el análisis comparativo de los genomas disponibles de la clase Lecanoromycetes se ha detectado el heterotalismo como estrategia dominante en la reproducción sexual. La estructura génica del locus MAT se ha confirmado similar a la de otros hongos pertenecientes a la subdivisión Pezizomycotina y se han identificado varios genes auxiliares que podrían ser específicos de la clase Lecanoromycetes. Por último, se aborda la diversidad de clústeres de genes biosintéticos implicados en la producción de metabolitos secundarios en Lecanoromycetes. En concreto, se ha estudiado la familia de proteínas de policétidos sintasas no reductoras (NR-PKS), la cuales están implicadas en la producción de gran cantidad de sustancias liquénicas como el ácido úsnico o las melaninas fúngicas. El análisis filogenético de la NR-PKS del ácido úsnico desveló que solamente las especies productoras de este compuesto albergan dicho clúster en el genoma, incluso en especies relacionadas evolutivamente, algo que solo puede ser explicado mediante repetidas pérdidas de genes a lo largo de la evolución de estos organismos.