Improvement of methodologies for the detection of mobile elements in bacterial and archaeal genomes. On the Xer/dif system in Archaea

Amélioration des méthodes pour la détection des éléments intégrés dans les génomes de bactéries et d’archaeaÉtude du système Xer-dif chez les Archaea

• Auteur / Autrice : Diego Cortez
• Direction : Patrick Forterre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromosomes

Dimères

Archéobactéries

Mots clés libres

Elements mobiles

Résumé

Les archées, le troisième domaine du vivant, ont des chromosomes circulaires et une machinerie de recombinaison homologue active. Par conséquent, les archées doivent héberger un mécanisme pour résoudre les éventuels dimères de chromosomes et ainsi surmonter cet obstacle dans leur cycle cellulaire. Nous avons identifié des sites dif dans des différents chromosomes d’archées, localisés toujours dans la région où la réplication se termine. Les protéines XerA est très active et capable de résoudre et de former des multimères de plasmides. Nos résultats indiquent que Xer/dif était présent à la base des bactéries et des archées, bien qu’on ne puisse pas distinguer s’il est dû à un transfert horizontal entre domaines ou à une présence chez LUCA. Les génomes de bactéries et d’archées possèdent un certain nombre de gènes d’origine étrangère qui sont arrivés par des événements récents de transfert horizontal de gènes. Néanmoins, le rôle de ces éléments intégratifs, comme les virus, les plasmides, les transposons, dans ce processus, n’a pas été entièrement quantifié. Nous avons réalisé une analyse globale des éléments intégratifs dans 119 génomes d’archées et de bactéries. Les résultats de ce travail indiquent que les génomes d’archées et de bactéries possèdent un nombre important d’éléments étrangers (dont les séquences orphelines) qui proviennent d’un énorme réservoir des éléments intégratifs que l’on à peine commencé à explorer.

Archaea, the third domain of life, have circular chromosomes and active homologous recombination. Therefore, archaea should harbour a mechanism to solve dimeric chromosomes and overcome this obstacle on their cell cycle. Here we have identified putative dif-like sites in different archaeal chromosomes. The XerA protein is highly active and specific recombining two dif sites. Our results show that the Xer/dif were already present at the base of Bacteria and Archaea, although, we failed to determine whether this is due to an ancient horizontal gene transfer between domains or because the system was already present in LUCA. Archaeal and bacterial genomes contain a number of genes of foreign origin that arose from recent horizontal gene transfer, but the role of integrative elements, such as viruses, plasmids, and transposable elements, in this process has not been extensively quantified. We have performed a large-scale survey of potential recently acquired integrative elements in 119 archaeal and bacterial genomes. Our results strongly indicate that archaeal and bacterial genomes contain an impressive proportion of recently acquired foreign genes (including ORFans) coming from a still largely unexplored reservoir of integrative elements.