CRISPR-Cas9 enrichment, a new strategy in microbial metagenomics to investigate complex genomic regions: The case of an environmental integron.

Les intégrons environnementaux sont omniprésents dans les communautés microbiennes naturelles, mais la plupart ne sont pas caractérisés et leur rôle reste obscur. A ce jour, les limitations méthodologiques ont restreint leur étude. Ici, nous avons utilisé avec succès une approche innovante, combinant l'enrichissement par CRISPR-Cas9 et le séquençage nanopore longs-fragments, pour cibler, dans une communauté microbienne complexe, un intégron environnemental potentiellement adaptatif, InOPS, et pour révéler sa structure complète et son contexte génétique. Un contig de 20 kb contenant l'intégron complet a été obtenu à partir du métagénome microbien de sédiments côtiers contaminés par du pétrole. InOPS présente les caractéristiques typiques d'un intégron. Son intégrase, proche des intégrases des Desulfobacterota marines, possède tous les éléments d'une intégrase d'intégron fonctionnelle. Les cassettes de gène ont des fonctions pour la plupart inconnues, ce qui empêche d'inférer leur importance écologique. De plus, l'hôte présumé d'InOPS, probablement une bactérie marine hydrocarbonoclaste, interroge sur le potentiel adaptatif d'InOPS en réponse à la contamination par le pétrole. En outre, la présence de plusieurs éléments génétiques mobiles dans le contig met en évidence une probable plasticité génomique qui pourrait être source de remaniements génétiques. Cette étude de cas a montré la puissance de l'enrichissement par CRISPR-Cas9 pour élucider la structure et le contexte de régions d'ADN spécifiques pour lesquelles seule une courte séquence est connue. Cette méthode fournit un nouvel outil aux microbiologistes environnementaux travaillant avec des communautés microbiennes complexes pour cibler des structures génétiques peu abondantes, larges ou répétées, qui sont difficiles à obtenir par métagénomique classique. Plus précisément, elle offre ici de nouvelles perspectives pour évaluer de manière exhaustive l'importance éco-évolutive des intégrons environnementaux.