Метагеном середземноморського глибинного максимуму хлорофілу, отриманий із прямої та фосмідної бібліотеки

предметів

реферат

вступ

Результати

Загальна характеристика послідовності, породженої обома підходами

Обидві 454 піросеквентуючі пластини забезпечили майже 1 млн зчитувань. Середня тривалість зчитування була меншою у наборі даних DS (260 bp), ніж у збірній фосмідній пластині (358 bp). Однак майже чверть даних послідовностей, отриманих від фосмід, відповідала вектору, тому кількість даних послідовностей навколишнього середовища з обох наборів даних була однаковою (приблизно 312 Мбіт/с для DS та 325 Мбіт/с для фосмід). На рисунку 1 показана крива розподілу GC% окремих процесів зчитування в наборах даних разом із набором даних GOS, який містив послідовності з подібного діапазону розмірів фільтра (0,1–3 мкм), як наш (GS001b та GS001c). Набір даних DS чітко показує пік приблизно на 34% ГХ і дуже схожий на розподіл вибірки ГСН. З іншого боку, показники фосмідів DCM мали два піки однакової висоти - 35% та 52%. Насправді, як на діапазонах DS, так і на GOS, спостерігається незначне відставання від значення високого піку GC фосміди. Отже, ДНК із таким вмістом ГХ також присутня в обох наборах даних, але, схоже, збагачена фосмідами. Подібні двопікові діаграми ГХ також були описані для бібліотек BAC (Feingersch and Béjà, 2009) і можуть відображати клонування.

GC% розподіл генерованих послідовностей. Синій: усі зчитування здійснюються із запису DS (Пряме секвенування). зелений: усі результати, отримані шляхом секвенування фосмід після видалення векторної послідовності; червоний: відліки з зразка ГСН Саргассо Морська гідростанція S (0, 1–0, 8 та 0, 8–3, 0 мкм разом узятих); Помаранчеві смуги: Зчитування з фосмід, які мають принаймні одне звернення до набору даних DS (Пряме секвенування). Чорні лінії: Зчитування з фосмід, які не потрапили в набір даних DS (Пряме секвенування).

Структура громади

Індивідуальне читання

( a ) Класифікація читання DCM-DS за допомогою баз даних RDP (16S) та LSU (23S). ( , c ) Порівняння двох наборів даних, прямого піросеквенування (DS) та фосмідного секвенування, з використанням BLASTN зчитування проти бази даних нуклеотидів NT + 1000, проектування мікробних геномів, класифікованих за допомогою MEGAN. Зліва направо: Класифікація на рівні Царства, Класифікація бактеріальних показників та Класифікація протеобактеріальних показань.

1% прочитаних протеобактерій). Філогенетичний профіль для набору даних DS також вивчався за допомогою бази даних підсистеми SEED, доступної через сервер MG-RAST (Meyer et al., 2008). Отримані результати були подібні (додатковий малюнок S1) до описаних вище. Таксономічний огляд послідовностей, загальних для обох наборів даних, можна знайти в додатковій таблиці T3.

Складові послідовності

Кількість послідовності, яку можна скласти з обох наборів даних, описано в додатковій таблиці 1. З піросеквенування DS лише п’ять контигів були більшими за 3 кб (найбільший - 4,4,4 кб). Два з них явно належали P. marinus subsp. Пасторіс. Подібність та синтетичність були настільки високими, що фрагменти могли бути призначені на рівні стебла (> 98% ідентичності нуклеотидів). Інші сполучні контиги містили гени, подібні до генів ціанофагів, зокрема фаги Prochlorococcus PSSM2 та фаги Synechococcus S-PM2 та syn9, хоча і з набагато меншою подібністю. Всі вони є міовірусами великого геному. PSSM2 був виділений з P. marinus NATL1A, S-PM2 з Synechococcus WH7803 та syn9 з Synechococcus WH8012, але також відомо, що він інфікує прохлорокок (Sullivan et al., 2006).

Як і слід було очікувати, Fosmide доставив багато великих контигів загальним обсягом 8,8 МБ, які були скомпільовані в 1287 контигах з обсягом понад 3 кБ (порівняно із лише 18 кБ, складеними з DS). Однак з набору даних fosmid було більше 55 контигів, що перевищували 20 kb, що було очікуваним розміром вставки fosmid. Це свідчить про те, що кількість використаних фосмідів була занадто великою для досягнення адекватного та збалансованого охоплення для більшості. Тим не менше, великий розмір фосмідних контигів є вигідним, наприклад, для ідентифікації мікробів, оскільки консенсус можна отримати з більш ніж одного гена. Ми змогли з певністю призначити майже всі складені фосмідні послідовності> 10 кб, оскільки менші послідовності часто дають суперечливі або ненадійні призначення. Відтепер ми обмежуємось 197 зібраними фосмідними послідовностями> 10 кб.

(Вгорі) Археальна фосміда з геном геранілгеранілгліцерилфосфатсинтази та генами протеоргодопсину (MedDCM-OCT-S08-C16). Усі немічені гени є гіпотетичними. (Внизу) Філогенетичне дерево всіх родопсинів, ідентифікованих у наборі даних DCM DS.

Деякі фосміди можна чітко віднести до певних бактерій, наприклад бактерію Ellin514 (3 фосміди), морську γ-протеобактерію HTCC2207 (1 фосміда), Opitutus terrae (Verrumicrobium, 1 фосміда), Blastopirellula marina DSM 3645 (1 фосміда), морська - Протеобактерії HTCC2143 (1 фосміда) та інші (всього 33 фосміди). Candidatus Pelagibacter було чітко призначено лише одну фосміду, яка, згідно з аналізом 16S рРНК DS, повинна бути на сьогоднішній день найбільш частою бактерією. Це знову показує погане клонування фрагментів геному від цього мікроба (Temperton et al., 2009).

Нарешті, ряд фосмід з дуже незначною схожістю можна було віднести до еукаріотичних клітин (24), деякі з яких містили гени, постійно пов’язані з діатомовим водородом Thalassiosira pseudonana CCMP1335, та зелену водорость Ostreococcus lucimarinus CCE9901, яка еукаріотів ще раз підтвердила наявність цього фотосинтезу у фракції 5–0,2 мкм (детальна анотація складених послідовностей фосмідів див. Додатковий файл F2).

Вербування індивідуального геному

Набір DS читає для повних геномів. У вставках є схеми вербування двох найвищих вербувальних геномів P. marinus subsp. Pastoris MED4 та Candidatus Pelagibacter sp. HTCC7211. Рядки на кривих набору вказують на ступінь ідентичності 96% нуклеотидів.

На додаток до мікробних геномів, ми також завербували послідовності DCM-DS проти всіх наявних морських фагових геномів. Максимальна кількість показань була чітко набрана цианофагами, які заразили прохлорокок і синехокок (див. Додаткову таблицю Т4), тоді як інші гени фагів, наприклад з фагів Roseobacter або фагів вібріонів, не набирали показань.

Фізіологія та екологія

Ми порівняли наші набори даних із ГСН-станціями, які охоплюють широкий спектр географічних та екологічних розташувань, хоча всі зразки надходять з поверхні (Rusch et al., 2007).

Зразок GOS GS122a, зібраний в Індійському океані між Південною Африкою та Мадагаскаром, був найбільш подібним до нашого зразка (рис. 5). Наступні два зразки надходять із Саргасового моря. Температура поверхні в цій точці (20 ° C) відповідала середній температурі поверхні в середземноморському регіоні. Хоча ми не маємо конкретних даних, ми можемо припустити, що в південноафриканському місці також є сезонний DCM, тоді як більшість зразків ГСН походять з тропічних вод або багатих поживними речовинами холодних вод східно-північноамериканського узбережжя. У цьому випадку цю подібність можна пояснити сезонним характером DCM у цих місцях. Оскільки проба була взята взимку в Австралії (вересень), то стратифікація, ймовірно, була втрачена, а мешканці DCM знаходились біля поверхні.

Порівняння читання DCM-DS з наборами даних GOS Open Ocean (мінімальна ідентичність 95%, довжина 25 п.н.). Відображено 10 найкращих прикладів. Широта, довгота, концентрація хлорофілу, температура та дата відбору зразків відображаються над смугою для кожного зразка.

Різний вміст генів, виявлений у GS122a, можна здебільшого простежити за генами ведення господарства (археальні термосоми, археальний джгутик) (див. Додатковий файл F1), що пов’язано зі збільшенням археальної присутності в DCM Середземномор’я. Крім того, порівняння DCM із зразками поверхні ГСН (включаючи зразки озера Саргассо) також показало підвищену археальну присутність у DCM порівняно з поверхнею.

Цікаво, що гени, що беруть участь у транспорті та регуляції фосфатів, були серед генів, які були найбільш надмірно представлені в DCM порівняно з поверхнею. Сюди входили периплазматичний фосфатнозв’язувальний білок pstC та інші члени регулону поглинання фосфатів (PhoB, pstA, pstB). Середземномор’я, як відомо, обмежене вмістом фосфатів і має більш високе співвідношення неорганічного азоту до фосфату (Krom et al., 1991).

Щоб проаналізувати, чи це насправді відображає дефіцит фосфатів, ми порівняли наш набір даних з кількома метагеномними наборами даних із саргасози (з низьким вмістом фосфату) та кількома зразками ГСН, багатих на поживні речовини (Менська затока, затока Фанді). Зразки ГСН Саргассо не показали відмінностей у наявності генів, пов’язаних з поглинанням фосфатів, але багаті на поживні речовини зразки показали помітну різницю, подібну до порівняння між GS122a та DCM (Додатковий файл F1). Ми не виявили відмінностей у генах для використання фосфонатів, як показали попередні дослідження у Східному Середземномор'ї (Feingersch et al., 2010).

Типовою особливістю геномів мікробів з афотичної зони є відсутність генів UVR, які беруть участь у відновленні ДНК за допомогою фотореактивації. Ми не виявили різниці між кількістю генів UVR на поверхні та DCM. Однак однією з найбільш надмірно представлених підсистем у зразках поверхні ГСН порівняно з DCM було універсальне сімейство білків стресу. Це стародавнє, широко розповсюджене та збережене сімейство білків, які, як відомо, експресуються під різними типами фізіологічного стресу, такими як тепловий стрес, дефіцит харчування та пошкодження ДНК (Kvint et al., 2003). Значно бідніші уявлення про ці гени в спільноті DCM показують, що, незважаючи на щорічні події змішування, їх мешканці живуть у більш постійному середовищі, яке менше піддається коливанням навколишнього середовища, ніж на поверхні.

обговорення

Порада редактора

Рак молочної залози in situ та мікрохімеризм

Теми, рак молочної залози, епідеміологія раку, профілактика раку Імуноредагування Анотація Мікрохімерні клітини фетального походження, які залишаються в материнському кровообігу після пологів, пов’язані із захистом від інвазивного раку молочної залози. Тут за допомогою кількісних геномних методів досліджували наявність мікрохімеризму плода чоловічої статі в клітинах з пухлими оболонками жінок, які мали в анамнезі рак молочної залози in situ (СНД) та у здорових контрольних груп. Будьте

Негативна регуляція аутофагії

Теми Автофагія, сигнальний клітинний гомеостаз Анотація Автофагія - це еволюційно збережений катаболічний процес, при якому цитоплазматичні компоненти знешкоджуються та розщеплюються за допомогою аутофагосомелізосомальної траси. Аутофагія діє як контроль якості клітинного середовища і причетна до широкого спектру патологічних станів. A

Сприяння відновленню ДНК шляхом ядерного фосфорилювання ІККβ ATM у відповідь на генотоксичні стимули

Проблеми, рак, пошкодження ДНК та відновлення Анотація Атакс-телеангіектазія з мутацією (ATM) є однією з ключових молекул, що беруть участь у клітинній реакції на пошкодження ДНК. Частина активованого АТМ експортується з клітинного ядра в цитоплазму, де активує сигнальний шлях I-каппа-В кінази/ядерного фактора каппа-В (IKK/NF-κB). Це

Екран фосфорилювання H2AX клітин від радіаційно-чутливих хворих на рак виявляє новий фенотип клітинної ДНК-ланцюга з дволанцюжковим розривом.

Теми, Рак Двоцепочечні розриви ДНК Генетичні маркери, променева терапія Ця стаття була оновлена Анотація: Приблизно 1–5% хворих на рак відчувають значні реакції нормальної тканини на променеву терапію (РТ). В даний час неможливо передбачити, як нормальні тканини більшості пацієнтів реагуватимуть на РТ. Д.

Індукована пазопанібом гіпербілірубінемія пов’язана з поліморфізмом синдрому Гілберта UGT1A1

Теми, генетичні варіації, метаболічні розлади, фармакокінетика, нирково-клітинна карцинома Абстрактний фон: Пазопаніб продемонстрував клінічну ефективність щодо декількох типів пухлин і, як правило, добре переноситься. Однак спостерігалось поодиноке підвищення рівня трансаміназ та білірубіну. Д.

МРТ-контрастна речовина гадотеридол збільшує розподіл rAAV1 в гіпокампі щурів

Суб'єкти, доставка генів Вірусні віруси гіпокампу Анотація Контрастні речовини зазвичай використовують у поєднанні з магнітно-резонансною томографією (МРТ) для моніторингу розподілу молекул у мозку. Недавні експерименти в нашій лабораторії показали, що спільна інфузія рекомбінантного аденоасоційованого вірусу серотипу 5 (rAAV5) та МРТ-контрастної речовини гадотеридолу (Gd) збільшує трансдукцію вектора у стриатумі щурів.