Description of active microbial community in mangrove soils by metagenomics and metatranscriptômica

Alguns ecossistemas chamam atenção devido à particular combinação de condições ambientais únicas, que resultam na evolução de espécies capazes de colonizar estes ambientes. Os manguezais compõem um bioma composto por espécies de plantas, animais e microrganismos que interagem neste ambiente, que tem como principal característica a interface entre o continente e o oceano em regiões intertropicais. Nosso objetivo foi acessar via sequenciamento massivo de DNA e RNA (via Illumina HiSeq 2000) o perfil taxonômico e funcional da comunidade microbiana de quatro manguezais com distintos níveis de contaminação. As sequências foram analisadas na plataforma MG-RAST, para a análise taxonômica foi utilizado BlastN contra a base de dados RDP ou M5NR, enquanto que a análise funcional foi baseada na comparação por BlastX das sequências obtidas com as disponíveis no banco de dados M5RNA e M5Nr. Na análise funcional, as sequências classificadas foram ainda integradas na classificação hierárquica SEED (subsystems), KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) e COG (Clusters of Orthologous Group). No total, foram obtidas 682 milhões de sequências válidas ( 88,2, 303,1 e 290,9 milhões a partir das análises de DNA, RNA total e RNA purificado, respetivamente). Estas indicaram como grupos taxonômicos mais abundantes as classes Gammaproteobacteria e Deltaproteobacteria (dentro do domínio Bacteria), e Methanomicrobia e Methanobacteria (dentro do domínio Archaea). Além destas observações, alterações na representação de determinados grupos quando as análises de DNA e RNA são comparadas. Em relação a classificação funcional das sequências, foi possível observar uma similaridade no número de funções encontradas nos diferentes manguezais, mas uma maior quantidade de sequências anotadas foi observada, como esperado, na análise de DNA. De maneira mais detalhada, o estudo das funções relacionadas a transformação de nitrogênio e enxofre indicou que há uma correlação entre a abundância de sequências de um referido gene na análise metagenômica, e sua correspondente quantidade dentro dos grupos de dados de metatranscriptômica. Os grupos microbianos mais representados nestes ciclos foram Deltaproteobacteria e Gammaproteobacteria, atuantes principalmente nos processos de fixação de nitrogênio atmosférico (N2), desnitrificação e redução de sulfato, enquanto que para oxidação do enxofre as classes mais frequentes foram Gammaproteobacteria, Betaproteobacteria e Epsilonproteobacteria. De maneira geral, este estudo fornece indícios sobre a atividade microbiana nos manguezais, e indica que as frequentemente correlações observadas entre os resultados da análise metagenômica e metatranscriptômica, porém essas correlações se tornam menos evidentes quando analisamos em nível de ordem ou em níveis mais específicos.Some ecosystems call particular attention due to unique combination of environmental conditions that result in evolution of species capable of colonizing these environments. Mangroves constitute a biome composed of species of plants, animals and micro-organisms that interact in this environment, whose main characteristic is the interface between the continent and the ocean in tropical areas. Our goal was to access via massive sequencing of DNA and RNA (via Illumina HiSeq 2000) the taxonomic and functional profile of the microbial community four mangroves with different levels of contamination. The sequences were analyzed on MG-RAST platform for taxonomic analysis was performed using BLASTN against the RDP database or M5NR, while the functional analysis was based on comparison of the sequences obtained by BlastX available on M5RNA with the database and M5Nr . In functional analysis, the sequences were classified yet integrated into the hierarchical classification SEED (subsystems), KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) and COG (Clusters of Orthologous Group). A total of 682 million valid sequences were obtained (88.2, 303.1 and 290.9 million from DNA analyzes, purified total RNA and RNA, respectively). These indicated as the most abundant taxa Gammaproteproteobacteria and Deltaproteobacteria classes (within the domain Bacteria), and Methanomicrobia and Methanobacteria (within the domain Archaea). In addition to these observations, changes in the representation of particular groups when analyzes of DNA and RNA are compared. Regarding the functional classification of the sequences was observed in the number of a similarity functions found in different mangrove, but a greater amount of annotated sequences was observed, as expected, the analysis of DNA. In more detail, the study of the functions related to transformation of nitrogen and sulfur indicated that there is a correlation between the abundance of sequences of said gene in metagenomic analysis, and its corresponding quantity within the metatranscriptômica data groups. The microbial groups were over-represented in these cycles and Deltaproteobacteria Gammaproteobacteria mainly active in nitrogênioatmosférico fixation processes (N2), the denitrification and sulfate reduction, while for sulfur oxidation were the most frequent class Gammaproteobacteria, and Betaproteobacteria Epsilonproteobacteria. Overall, this study provides evidence of microbial activity in the mangroves, and often indicates that the correlations observed between the results of metagenomics and metatranscriptômica analysis, but these correlations become less evident when we look at order level or other specific levels