Opredelitev pan-genoma za antarktično arheo

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

Anonim

Haloarchaea uspevajo v hipersalinskih okoljih, raziskovalci pa se zanimajo za to, kako se ti mikrobi naučijo prilagoditi morskim in hipersalnim pogojem s študijem mikrobnih skupnosti v antarktičnih jezerih, od katerih imajo nekateri slanosti 10-krat več kot morske vode. Da bi razjasnili svetovno biogeografijo v haloarhealnem genskem bazenu, je skupina, ki jo je vodila Univerza v New South Walesu (UNSW), profesorica profesorja Rick Cavicchioli, primerjala dva sevja haloarhee iz različnih antarktičnih jezer. Da bi ocenili genomske spremembe v haloarhii, so označili tudi metagenome (zbirke delnih genomov) iz šestih hipersalinskih antarktičnih jezer.

Z zbiranjem in zaporedjem prevladujočih haloarhičnih sekvenc iz šestih hipersalinskih jezer so se raziskovalci osredotočili na razumevanje genomske variacije haloarhee po vzhodni Antarktika. Posledice sedanje študije so pomembne tako za razumevanje genomske variacije v antarktičnih jezerskih okoljih kot tudi za karakterizacijo regionalne in globalne biogeografije haloarhee ter strukture in obsega antarktičnega mikrobnega panegenoma. Ker ti mikrobi uspevajo pod ekstremnimi temperaturnimi in slaničnimi razmerami, razumevanje njihovih prilagoditev nudi vpogled v razvoj mikroorganizmov, pa tudi kako antarktične mikrobne skupnosti prispevajo k globalnim biogeokemičnim ciklusom in morda hladno temperaturnim encimom za biotehnološko uporabo.

Pogoji, kot so ekstremni mraz, visoke ravni slanosti in čista oddaljenost od drugih delov sveta, so mikrobne populacije na Antarktiki ločene in edinstvene. Mikrobiološki ekolog Rick Cavicchioli in njegova ekipa v sodelovanju z DOE Joint Healing Institute, uradom za pomoč uporabnikom znanosti DOE, preučujejo haloarchaea, ki uspevajo v zelo slanih vodah Deep Lake, da bi bolje razumeli, kako so se prilagodili tem pogojem, informacije, ki bi lahko imele biotehnološke aplikacije. Delo je bilo omogočeno s pomočjo Znanstvenega programa Skupnosti JGI (CSP).

Cavicchioli in njegova ekipa sta primerjali dve sevi Halorubrum lacusprofundi iz jezera Deep Lake in jezera Rauer 1, enega izmed jezer na bližnjih Rauerovih otokih. Poleg tega so primerjali metagenome, pridobljene iz vzorcev, zbranih na štirih Rauerovih jezerih, da bi ocenili genomske spremembe na ravni populacije. Podatki genoma in metagenoma so na voljo preko platforme integriranih mikrobnih genomov in mikrobiom (IMG / M).

Ti podatki so raziskovalcem omogočili, da določijo haloarchaea "pan-genome". Opisan je kot celoten zbir genetskega materiala, ki ga sestavljajo vsi člani vrste, pan-genoma haloarchaea vsebuje dele genoma, ki so deljeni v vseh haloarheskih krogih, skupaj s skupino genov pa je upoštevala fleksibilno vsebnost genomov, ki je bila verjetno pridobljena zaradi dogodki prenosa genov. Takšni dogodki se lahko pojavijo kot odziv na virusne okužbe in so pomembni za interakcije med virusi in gostitelji. Analiza variacije sevov je pokazala, da haloarhea na splošno ima primarni replikon (kromosom), ki je zelo ohranjen in sekundarni replikoni, ki so zelo različni, vendar organizirani v blokih ali "otokih", kar kaže na to, da je pridobitev prek horizontalnih mehanizmov za prenos genov vključevala pomembne velikosti. Zanimivo je, da so se pojavile velike spremembe v sevu, povezane z obrambo pred virusi. Eksperimenti, ki so okužili H. lacusprofundi z antarctičnimi halovirusi, so pokazali razlike v odpornosti med dvema sevoma. Morda je največja posledica te študije dokaz, da so H. litchfieldiae in H. lacusprofundi najdeni v vseh šestih jezerih, kar kaže, da so te vrste endemične za Antarktiko in se razlikujejo od drugih hipersalinskih okolij.

menu
menu