Pseudomonas sivasensis W の全ゲノム解析と寒冷適応戦略

Scientific Reports volume 13、記事番号: 14190 (2023) この記事を引用

3 オルトメトリック

メトリクスの詳細

湿地の微生物群集は、地球の生態系と安定性に重要な役割を果たしています。 高原湿地における細菌の寒冷適応機構を解明するために、Pseudomonas sivasensis と近縁系統の比較ゲノム解析を実施しました。 ナパハイ高原の湿地から単離された低温適応細菌である P. sivasensis W-6 のゲノムが配列決定され、分析されました。 ゲノム長は 6,109,123 bp、G+C 含量は 59.5% でした。 遺伝子予測により、5360 個のタンパク質コード配列、70 個の tRNA、24 個の遺伝子アイランド、および 2 個の CRISPR 配列が得られました。 この分離株には、進化中の水平遺伝子伝達事象の証拠が含まれていました。 2 つのプロファージが予測され、W-6 が溶原菌であることが示されました。 W-6 株の寒冷適応は、好冷性ではなく好冷性の特性を示しました。 低温適応細菌 W-6 は、糖質活性酵素に関連するグリコーゲンとトレハロースを資源として利用し、低温環境でも生存できます。 さらに、W-6 の低温適応機構には、不飽和脂肪酸プロファイルの変化による膜流動性、二成分制御システム、アンチセンス転写、翻訳過程における rpsU 遺伝子の役割などが含まれていました。 W-6 のゲノムワイド解析により、環境における細菌の寒冷適応戦略についてのより深い理解が得られました。 我々は、低温環境で生存するための好冷性 W-6 株の適応機構を解明し、宿主とファージの共進化に関するさらなる研究の基礎を提供しました。

配列決定技術の継続的な改善により、微生物ゲノム解析はデータベースの内容を徐々に充実させ、拡張してきました。 遺伝子と遺伝子ファミリーの比較分析からシステム開発における代表的な種に基づいて、システム開発における遺伝地図を構築するための比較ゲノミクスにより、遺伝子と遺伝子ファミリーの起源と機能、およびその複雑化と多様化のメカニズムが明らかになります。進化の過程。

寒冷環境は広く分布しており、地球の約 75% を占めています1。 低温適応微生物は、生育温度に基づいて、好冷性微生物と低温栄養性微生物の 2 つのカテゴリーに分類できます。 彼らは、低温環境で成長するために一連の代謝戦略を利用します。 エネルギーとしてグリコーゲンと糖新生を蓄積し、不凍能力の向上 2,3,4,5 、細胞膜の流動性の維持 6、低温による酸化ストレスへの対処 7、分子シャペロンである細胞外多糖類の発現も重要な役割を果たしています 8。 近年、低温微生物とその産物の応用可能性により、低温環境からの微生物のゲノム配列決定に関する研究が報告されている8,9。

シュードモナス属グラム陰性菌に属し、主に好気性または通性嫌気性で、自然界に広く分布しています。 これまで、NCBI GenBank に基づいて配列決定された P. sivasensis のゲノムは 5 つだけであり、その中で BsEB-1 株が最も完全に配列決定されました。 公開されているすべての P. sivasensis ゲノムのゲノム サイズのうち、サイズは約 6.2 Mbps でした。 さまざまな P. sivasensis ゲノムの GC 含量は約 60% の範囲でした。

グリコーゲンは重要な栄養通貨およびエネルギー源です。 他の糖と比較して、グルコースは最適な炭素源です。 低温、栄養剥奪、浸透圧調節、pH維持などのさまざまな非生物的ストレス下で、グリコーゲン合成は細菌が適応して生き残るためによく発達したエネルギー貯蔵システムの1つです10。 グリコーゲン代謝は、複数の遺伝子と経路が関与する複雑な相互作用ネットワークです11。 最も重要な 5 つの酵素は、ADP グルコース ピロホスホリラーゼ (GlgC)、グリコーゲン シンターゼ (GlgA)、グリコーゲン分岐酵素 (GlgB)、グリコーゲン ホスホリラーゼ (GlgP)、およびグリコーゲン分岐酵素 (GlgX) の 5 つです12。 細菌は、遅いグリコーゲン分解による栄養素の欠乏など、受動的エネルギー節約戦略を開発します。 マルトデキストリンの代謝はグリコーゲン代謝に関連しており、4-グルカノトランスフェラーゼ (MalQ) はマルトースからマルトデキストリンへのリサイクルを制御します 13。