Pseudomonas sivasensis W의 전체 게놈 분석 및 저온 적응 전략

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14190(2023) 이 기사 인용

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습지의 미생물 군집은 지구의 생태와 안정성에 핵심적인 역할을 합니다. 고원 습지에 있는 박테리아의 저온 적응 메커니즘을 밝히기 위해 우리는 Pseudomonas sivasensis 및 밀접하게 관련된 계통에 대한 비교 게놈 분석을 수행했습니다. 나파하이 고원 습지에서 분리된 저온 적응 박테리아인 P. sivasensis W-6의 게놈을 서열 분석하고 분석했습니다. 게놈 길이는 6,109,123bp였으며 G+C 함량은 59.5%였습니다. 유전자 예측을 통해 5360개의 단백질 코딩 서열, 70개의 tRNA, 24개의 유전자 섬 및 2개의 CRISPR 서열이 산출되었습니다. 분리된 개체에는 진화 과정에서 수평적 유전자 전달 사건이 발생했다는 증거가 포함되어 있습니다. 두 개의 프로파지가 예측되었으며 W-6이 리소겐임을 나타냈습니다. W-6 균주의 저온적응은 호온성 특성보다는 호온성 특성을 나타냈다. 저온 적응 박테리아 W-6는 탄수화물 활성 효소와 관련된 글리코겐 및 트레할로스를 자원으로 활용하고 저온 환경에서 생존할 수 있습니다. 또한, W-6의 저온 적응 메커니즘에는 불포화 지방산 프로필, 2성분 조절 시스템, 안티센스 전사, 번역 과정에서 rpsU 유전자의 역할 등을 변경하여 막 유동성이 포함되었습니다. W-6의 게놈 전체 분석은 환경에서 박테리아의 저온 적응 전략에 대한 더 깊은 이해를 제공했습니다. 우리는 추운 환경에서 생존을 위한 호온성 W-6 균주의 적응 메커니즘을 해명했으며, 이는 숙주-파지 공진화에 대한 추가 연구의 기초를 제공했습니다.

시퀀싱 기술이 지속적으로 개선됨에 따라 미생물 게놈 분석은 데이터베이스의 내용을 점진적으로 풍부하게 하고 확장해 왔습니다. 유전자와 유전자군 간의 비교분석을 통해 계통발달의 대표종을 바탕으로 계통발달에 있어서 유전자 지도 구축을 위한 비교유전체학은 유전자와 유전자군의 기원과 기능, 그리고 그 복잡화와 다양화의 메커니즘을 규명한다. 진화의 과정.

추운 환경은 널리 분포되어 있으며 지구의 약 75%를 차지합니다1. 저온적응 미생물은 생육온도에 따라 호온성 미생물과 호냉성 미생물의 두 가지 범주로 나눌 수 있다. 그들은 저온 환경에서 자라기 위해 일련의 대사 전략을 활용합니다. 글리코겐과 포도당 신생합성을 에너지로 축적하여 부동액 능력 향상2,3,4,5, 세포막의 유동성 유지6, 저온으로 인한 산화 스트레스 대처7, 분자 샤페론 세포외 다당류의 발현도 중요한 역할을 했습니다8. 최근에는 저온 미생물 및 그 제품의 활용 가능성으로 인해 저온 환경에서의 미생물 게놈 서열 분석에 대한 연구가 보고되고 있습니다8,9.

슈도모나스 종. 그람음성균에 속하며 대부분 호기성 또는 조건혐기성이며 자연계에 널리 분포한다. 지금까지 P. sivasensis의 게놈 서열은 NCBI GenBank를 기반으로 5개만 서열 분석되었으며, 그 중 BsEB-1 균주가 가장 완벽하게 서열 분석되었습니다. 공개된 모든 P. sivasensis 게놈의 게놈 크기 중 크기는 약 6.2Mbps였습니다. 다양한 P. sivasensis 게놈의 GC 함량은 약 60% 범위였습니다.

글리코겐은 중요한 영양 통화이자 에너지원입니다. 다른 설탕과 비교할 때 포도당은 최적의 탄소원입니다. 저온, 영양 결핍, 삼투압 조절, pH 유지와 같은 다양한 비생물적 스트레스 하에서 글리코겐 합성은 박테리아가 적응하고 생존할 수 있도록 잘 발달된 에너지 저장 시스템 중 하나입니다10. 글리코겐 대사는 여러 유전자와 경로를 포함하는 복잡한 상호 작용 네트워크입니다. 가장 중요한 다섯 가지 효소는 글리코겐 대사에 관여합니다: ADP-글루코스 피로포스포릴라제(GlgC), 글리코겐 합성 효소(GlgA), 글리코겐 분지 효소(GlgB), 글리코겐 포스포릴라제(GlgP) 및 글리코겐 탈분지 효소(GlgX)12. 박테리아는 느린 글리코겐 분해로 인한 영양 결핍과 같은 수동적인 에너지 절약 전략을 개발합니다. 말토덱스트린의 대사는 글리코겐 대사와 관련이 있으며, 4-글루카노트랜스퍼라제(MalQ)는 말토오스를 말토덱스트린으로 재활용하는 역할을 합니다13.