CRISPRbuilder-TB: “CRISPR-builder for tuberculosis”. Exhaustive reconstruction of the CRISPR locus in mycobacterium tuberculosis complex using SRA
CRISPRbuilder-TB : "CRISPR-builder for tuberculosis". Reconstruction exhaustive du locus CRISPR dans le complexe mycobacterium tuberculosis à l'aide d'archives de séquences courtes
Résumé
Mycobacterium tuberculosis complex (MTC) CRISPR locus diversity has long been studied solely investigating the presence/absence of a known set of spacers. Unveiling the genetic mechanisms of its evolution requires a more exhaustive reconstruction in a large amount of representative strains. In this article, we point out and resolve, with a new pipeline, the problem of CRISPR reconstruction based directly on short read sequences in M . tuberculosis . We first show that the process we set up, that we coin as “CRISPRbuilder-TB” ( https://github.com/cguyeux/CRISPRbuilder-TB ), allows an efficient reconstruction of simulated or real CRISPRs, even when including complex evolutionary steps like the insertions of mobile elements. Compared to more generalist tools, the whole process is much more precise and robust, and requires only minimal manual investigation. Second, we show that more than 1/3 of the currently complete genomes available for this complex in the public databases contain largely erroneous CRISPR loci. Third, we highlight how both the classical experimental in vitro approach and the basic in silico spoligotyping provided by existing analytic tools miss a whole diversity of this locus in MTC, by not capturing duplications, spacer and direct repeats variants, and IS 6110 insertion locations. This description is extended in a second article that describes MTC-CRISPR diversity and suggests general rules for its evolution. This work opens perspectives for an in-depth exploration of M . tuberculosis CRISPR loci diversity and of mechanisms involved in its evolution and its functionality, as well as its adaptation to other CRISPR locus-harboring bacterial species.
La diversité des loci CRISPR du complexe Mycobacterium tuberculosis (MTC) a longtemps été étudiée uniquement en fonction de la présence ou de l'absence d'un ensemble connu d'espaceurs. Le dévoilement des mécanismes génétiques de son évolution nécessite une reconstruction plus exhaustive dans un grand nombre de souches représentatives. Dans cet article, nous soulignons et résolvons, à l'aide d'un nouveau pipeline, le problème de la reconstruction CRISPR basée directement sur des séquences de lectures courtes chez M. tuberculosis. Nous montrons tout d'abord que le processus que nous avons mis en place, que nous appelons "CRISPRbuilder-TB" ( https://github.com/cguyeux/CRISPRbuilder-TB ), permet une reconstruction efficace de CRISPRs simulés ou réels, même en incluant des étapes évolutives complexes telles que les insertions d'éléments mobiles. Comparé à des outils plus généralistes, l'ensemble du processus est beaucoup plus précis et robuste, et ne nécessite qu'un minimum d'investigations manuelles. Deuxièmement, nous montrons que plus d'un tiers des génomes complets actuellement disponibles pour ce complexe dans les bases de données publiques contiennent des loci CRISPR largement erronés. Troisièmement, nous soulignons que l'approche expérimentale classique in vitro et le spoligotyping de base in silico fourni par les outils analytiques existants passent à côté de toute une diversité de ce locus dans les MTC, en ne capturant pas les duplications, les variants d'espacement et de répétitions directes, et les emplacements d'insertion de l'IS6110. Cette description est complétée dans un second article qui décrit la diversité de MTC-CRISPR et suggère des règles générales pour son évolution. Ce travail ouvre des perspectives pour une exploration approfondie de la diversité des loci CRISPR de M. tuberculosis et des mécanismes impliqués dans son évolution et sa fonctionnalité, ainsi que son adaptation à d'autres espèces bactériennes hébergeant des locus CRISPR