Analiza genomică funcțională a unei δ-proteobacterii neculturate în cimbastela burete
Subiecte
rezumat
Bureții marini sunt metazoane antice, sesile, care se hrănesc cu filtru și reprezintă o componentă importantă a comunităților bentice din întreaga lume. Bureții adăpostesc o remarcabilă diversitate de bacterii, totuși se știe puțin despre proprietățile funcționale ale acestor simbionți bacterieni. În acest studiu, prezentăm caracterizarea genomică și funcțională a unei δ-proteobacterii neculturate asociate cu buretele Cymbastela concentrica. Arătăm că acest organism reprezintă o nouă cladă filogenetică și propunem că trăiește în asociere cu o cianobacterie. De asemenea, oferim o imagine de ansamblu asupra proprietăților funcționale și ecologice prezise ale acestei δ-proteobacterii și discutăm interacțiunile sale complexe cu celulele și mediul înconjurător, inclusiv trăsăturile de atașament celular, transportul nutrienților și interacțiunile proteină-proteină.
Introducere
Materiale și metode
Analiza filogenetică
Clasificarea taxonomică inițială a secvenței genei proteine-proteobacterii 16S rRNA a fost efectuată utilizând algoritmul clasificator bayesian cu parametri predeterminați în proiectul de baze de date ribozomale (Wang și colab., 2007; Cole și colab., 2009). Cele mai apropiate secvențe învecinate (atât pentru reprezentanții neculturați, cât și pentru cei izolați) ai secvenței genei rS-proteobacteriene 16S au fost extrase din versiunea 10 a proiectului de bază de date ribozomală folosind funcția seqmatch și apoi aliniate folosind alinierea web SINA (Pruesse și colab., 2007). Un arbore filogenetic a fost construit folosind algoritmul de maximă probabilitate cu secvențe genice de lungime completă 16S rRNA (> 1200 nt) în pachetul software ARB (Ludwig și colab., 2004). Pentru a evita utilizarea regiunilor foarte variabile pentru comparații, s-au folosit o mască de variabilitate pozițională parsimoniu (pos_var_Bacterias_94) și o mască finală specifică utilizatorului, rezultând în comparația a 1178 nucleotide în construcția arborelui. Un euriarheot incult. (Genbank Accession: AB077227) a fost folosit ca grup extern în construcția arborelui.
Reconstrucție genomică și comparativă genomică.
Genomul parțial al speciilor proteobacteriene a fost reconstruit prin punerea în comun a datelor de secvențiere a puștii din comunitatea bacteriană a buretelui C. concentrica (Thomas și colab., 2010). Clusterizarea schelelor cu o secvență> 20 kb a fost efectuată în conformitate cu o modificare a strategiei descrise de Woyke și colab. (2006) și Thomas și colab. (2010) și este descris mai detaliat în Informațiile suplimentare.
Localizarea δ-proteobacteriei
Probele de burete marin C. concentrica au fost colectate în Golful Botany, lângă Bare Island, Sydney, Australia (S 33.59.461; E 151.13.946) în august 2009. După colectare, țesutul C. concentrica a fost clătit cu calciu și fără magneziu. apă de mare (25 g NaCl, 0,8 g KCl, 1 g Na2SO4, 0,04 g NaHCO3 la 1 L) și transferată imediat într-o soluție de zaharoză 15%. Probele au fost transferate înapoi în laborator pe gheață în decurs de 1 oră. Hibridizarea fluorescentă in situ (FISH) a fost efectuată așa cum este descris în Informațiile suplimentare cu sonde validate care vizează bacteriile în general și δ-proteobacteriile în mod specific.
rezultate și discuții
O nouă cladă acter-proteobacteriană a bacteriilor asociate cu buretele
Arborele de maximă probabilitate a secvenței genei 16S rRNA a δ-proteobacteriei de la C. concentrica și a organismelor conexe. Arborele a fost construit pe 1178 nucleotide ale genei ARNr 16S. Un eurearheot incult. (AB077227) a fost utilizat ca grup extern pentru analiză (nu este prezentat în arbore). Bara de scară indică 0,1 modificări de nucleotide (10%) pe poziția nucleotidică. U, incult; Eu, izolările.
Imagine la dimensiune completă
Grupul prote-proteobacteria asociat cu buretele a fost, de asemenea, distinct de genurile Desulfuromonas și Bacteriovorax, cu niveluri de divergență de 24% și, respectiv, 30%. Genul Desulfuromonas conține specii acvatice cunoscute a crește anaerob prin oxidarea acetatului cu o reducere concomitentă de sulf elementar sau Fe (III) (Pfennig și Biebl, 1976). Speciile de bacteriovorax parazitează alte bacterii gram-negative și au o fază extracelulară extrem de mobilă, cu viață liberă, în timpul căreia caută noi gazde. Caracteristicile fenotipice ale acestui gen sunt identice cu cele ale Bdellovibrio, iar Bacteriovorax a fost reclasificat recent ca un gen distinct bazat pe filogenia bazată pe gena 16S rRNA (Baer și colab., 2000, 2004).