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dc.contributor.advisorMontalvo-Rodríguez, Rafael R.
dc.contributor.authorCastro-Díaz, Zenaida
dc.description.abstractIntegrons are genetic elements with a site-specific recombination system which includes an integrase (IntI) capable of capturing and expressing promoterless, circular DNA molecules known as gene cassettes. Although integrons were initially discovered as elements involved in the transfer of multiple antibiotic resistance mechanisms within the clinical scene, their presence has been increasingly reported in environments with other integrated adaptative traits unrelated to antibiotic resistance functions. This project explores the presence of integrons in microbial communities from environments with moderate anthropogenic impacts in Puerto Rico. These include two extreme environments: hypersaline waters from Cabo Rojo and the Coamo Thermal Springs and soil from the Culebrones Cave in Arecibo. Samples from these places were analyzed to determine the presence of integrases by culture-dependent and culture-independent techniques. Metagenomic DNA was analyzed with an int-targeted PCR assay using degenerate primers. Alignments were performed for all sequences recovered and their relationship with oth- er tyrosine recombinases was analyzed. Sequences were also compared against functional inte- grases for their characterization. Important motifs characteristic of the tyrosine recombinase fam- ily such as: Patch (II and III) and Box (I and II) were detected. Twenty eight novel integrase sequences were recovered from metagenomic DNA extracted from hypersaline water and thirty integron integrases from cave soil. Additionally, eight new integron−encoded integrases were recovered from the Coamo Thermal Springs. Furthermore, integrase genes similar to integrase class 2 that do not contain the premature stop codon X179 were detected by PCR in two halo- philic isolates closely related to the genera Salinivibrio (γ-Proteobacteria) and Bacillus. One isolate from the Coamo Thermal Springs related to the genus Geobacillus showed integrase genes similar to integrase class 1. This study provides the first evidence of the presence of integrase integrons among the microbial community found in environments with moderate anthro- pogenic impacts from Puerto Rico and in the Caribbean. The results obtained also support the argument that the integron-based mechanism for horizontal gene transfer is widespread and can take place in solar saltern ponds, Coamo Thermal Springs and cave soil.
dc.description.abstractLos integrones son elementos genéticos con un sistema de recombinación especifica el cual incluye una integrasa (IntI) capaz de capturar y expresar moléculas de DNA circulares y sin se- cuencias promotoras, conocidas como genes casetes. Aunque los integrones fueron inicialmente descubiertos en ambientes clínicos como elementos envueltos en la transferencia de múltiples mecanismos de resistencia, se ha reportado su presencia en ambientes con otras funciones adap- tativas no relacionada a funciones de resistencia a antibióticos. Este proyecto explora la presen- cia y diversidad de integrones en comunidades microbianas de ambientes con impacto antropo- génico moderado en Puerto Rico. Este incluye dos ambientes extremos las aguas hipersalinas de Cabo Rojo, los baños termales de Coamo y el suelo de Cueva Culebrones en Arecibo. Las muestras de cada lugar fueron analizadas para determinar la presencia de integrasas de integro- nes por técnicas dependientes e independientes de cultivos. Se analizó ADN metagenómico mediante un PCR especifico para Int utilizando cebadores degenerados. Se realizaron alinea- mientos para todas las secuencias recuperadas y se analizó su relación con otras recombinasas de tirosinas. Las secuencias fueron comparadas contra otras integrasas para su caracterización. Importantes “motifs” característicos de la familia de las tirosinas recombinasas fueron detectados como lo son: “Patch” (II y III) y “Box” (I y II). Veintinueve secuencias de integrasas fueron recolectadas a partir de ADN metagenómico extraído de las aguas hipersalinas y treinta integrasas de integrón del suelo de Cueva Culebrones. Ocho secuencias de integrón integrasas fueron recolectadas desde los Baños Termales de Coamo. Genes de integrasa relacionada a integrasa clase 2, que no contienen el codon de terminación prematuro X179, fueron detectados por PCR en dos aislados halofílicos relacionados al género Salinivibrio (γ-Proteobacteria) y Bacillus. Un aislado desde los Baños Termales de Coamo relacionado al género de Geobacillus presentó genes de integrasas similares a los de la integrasa clase 1. Este estudio provee la primera evidencia de la presencia de integrón integrasas entre comunidades microbianas encontradas en ambientes con impacto antropogénico moderado de Puerto Rico y el Caribe. El resultado obtenido, además, apoya el argumento de que los mecanismos de integrón para la transferencia horizontal de genes es esparcido y puede tomar lugar en ambientes halofílicos, termofílicos y en suelo de cuevas.
dc.subjectAntibiotic resistance mechanismsen_US
dc.subjectMicrobial communitiesen_US
dc.subject.lcshMobile genetic elementsen_US
dc.titleDetection of integron-encoded integrases in environments with moderate anthropogenic impact from Puerto Ricoen_US
dc.rights.licenseAll rights reserveden_US
dc.rights.holder(c) 2012 Zenaida Castro Díazen_US
dc.contributor.committeeRodríguez Minguela, Carlos
dc.contributor.committeeSantos Flores, Carlos
dc.contributor.committeeDiffoot Carlo, Nannette
dc.contributor.representativeRomán Pérez, Rosa I.
dc.contributor.collegeCollege of Arts and Sciences - Sciencesen_US
dc.contributor.departmentDepartment of Biologyen_US

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