Definiranje pan-genoma za antarktičke arheae

ZEITGEIST: MOVING FORWARD | OFFICIAL RELEASE | 2011 (Srpanj 2019).

Anonim

Haloarchaea cvjeta u hipersalinskim sredinama, a istraživači su zainteresirani za učenje kako su ti mikrobi naučili prilagoditi se od morske do hipersalnih uvjeta proučavanjem mikrobnih zajednica na antarktičkim jezerima, od kojih neki imaju salinitetu 10 puta veći od morske vode. Kako bi se osvijetlilo globalnu biogeografiju u bazu haloarkeealnog gena, tim predvođen Sveučilištem u New South Walesu (UNSW) - prof. Dr. Rick Cavicchioli uspoređivao je dvije vrste haloarhee s različitih antarktičkih jezera. Za procjenu genomske varijacije u haloarchaea, oni su također karakterizirali metagenomima (zbirkama parcijalnih genoma) iz šest hipersalina Antarktika jezera.

Prikupljanjem i sekvenciranjem dominantnih haloarkaških sekvenci s šest hipersalnih jezera, istraživači su se usredotočili na razumijevanje genomske varijacije u haloarcima diljem Istočnog Antarktika. Utjecaj trenutne studije važan je i za razumijevanje genomske varijacije u okruženjima jezera u Antarktiku, a također i za obilježavanje regionalne i globalne biogeografije haloarchea i strukture i opsega antarktičkog mikrobnog pan-genoma. Budući da ovi mikročevi napreduju pod ekstremnim uvjetima temperature i slanosti, razumijevanje njihove prilagodbe pruža uvid u evoluciju mikroorganizama, kao i kako antarktičke mikrobne zajednice pridonose globalnim biogeokemijskim ciklusima, a možda i enzimima na temperaturi hlađenja za biotehnologiju.

Uvjeti kao što su ekstremna hladnoća, visoka razina slanosti i čista udaljenost od ostalih dijelova svijeta zadržali su mikrobne populacije na Antarktici različito i jedinstveno. U suradnji s DOE zajedničkim genomskim institutom, agencijom DOE Office of Science User Facility, mikrobiološki ekolog Rick Cavicchioli i njegov tim proučavaju halo archeae koji napreduju u vrlo slanim vodama Deep Lakea kako bi bolje razumjeli kako su se prilagodili tim uvjetima, informacije koje bi mogle imati biotehnološke primjene. Rad je omogućen kroz JGI ​​Zajednički znanstveni program (CSP).

Cavicchioli i njegov tim uspoređivali su dvije vrste Halorubrum lacusprofundi iz Deep jezera i jezera Rauer 1, jednog od jezera na obližnjim otocima Rauer. Osim toga, uspoređivali su metagenomske podatke dobivene iz uzoraka sakupljenih na četiri Rauer jezera kako bi se procijenila genomska varijacija na razini populacije. Podaci o genoma i metagenoma dostupni su putem platforme JGI Integrated Microbial Genomes & Microbiomes (IMG / M).

Ti su podaci omogućili istraživačima da definiraju haloaršira "pan-genom". Opisan kao ukupni bazen genetskog materijala kojeg čine svi pripadnici neke vrste, pan-genom haloarchaea sadrži dijelove genoma koji se dijele u cijeloj haloarchaei, zajedno sa skupinom gena smatraju se sadržaj fleksibilnog genoma koji je vjerojatno stekao zbog događaji prijenosa gena. Takvi se događaji mogu pojaviti kao odgovor na virusne infekcije i važni su za interakcije između virusa i domaćina. Analiza varijacije soja pokazala je da haloarchaea općenito imaju primarni replikon (kromosom) koji je visoko očuvan i sekundarni replikon koji je vrlo varijabilan, ali organiziran u blokovima ili "otocima", što upućuje na to da je akvizicija preko horizontalnih mehanizama prijenosa gena uključivala značajne komade. Zanimljivo je da se većina varijacija soja pojavila u vezi s obranom od virusa. Eksperimenti koji inficiraju H. lacusprofundi s antraktičkim halovirusom pokazali su razlike u otpornosti između dva soja. No, možda je najveća implikacija ove studije dokaz da su H. litchfieldiae i H. lacusprofundi pronađeni na svih šest jezera, što upućuje na to da su ove vrste endemske na Antarktiku i razlikuju se od ostalih hipersalinskog okruženja.

menu
menu