Academic Journal
Секвенирование генома и анализ путей первичного метаболизма метанола у нового представителя рода Ancylobacter
| Τίτλος: | Секвенирование генома и анализ путей первичного метаболизма метанола у нового представителя рода Ancylobacter |
|---|---|
| Πηγή: | VII Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», шко- ла-конференция для молодых ученых, аспирантов и студентов «Генетические технологии в микробио- логии и микробное разнообразие». |
| Στοιχεία εκδότη: | Crossref, 2024. |
| Έτος έκδοσης: | 2024 |
| Θεματικοί όροι: | биоремедиация, биодеградация отходов, аэробные метилотрофные бактерии, метаболизм метанола |
| Περιγραφή: | Аэробные метилотрофные бактерии (метилобактерии) – обширная группа микроорганизмов, обладающая уникальной способностью использовать окисленные и замещенные производные метана в качестве источников углерода и энергии, но не метан. В настоящее время известно более 50 родов метилобактерий, выполняющих уникальную функцию природного биофильтра в цепи метаболических превращений летучих С1-соединений в атмосферу. Среди них можно выделить представителей рода Ancylobacter, участвующих в биоремедиации дихлорметана, сульфонилмочевины, мышьяка, в детоксикации и разложении галогенированных алифатических соединений, биодеградации остаточной глюкоизосахариновой кислоты промышленного производства крафт-бумаги и др. (Firsova et al., 2009; Chemodurova et al., 2020). Некоторые из штаммов рода Ancylobacter выделены из растений и являются фитосимбионтами (Агафонова с соавт., 2014; 2017).Из активного ила городских очистных сооружений г. Москва выделен новый штамм 3С = ВKM B-3218, который на основании секвенирования гена 16S рРНК имеет наибольшее сходство (98–99%) с представителями родов Starkeya и Ancylobacter семейства Xanthobacteraceae и является претендентом на новый вид.Цель данной работы: секвенирование генома нового штамма и анализ путей первичного метаболизма метанола.Секвенирование геномной ДНК нового штамма 3С проводили с использованием платформы Illumina HiSeq2500 (“Illumina Inc.”, США). Для сборки генома использовали программу SPAdes версии 3.13.0. Геном штамма 3C содержал 13 контигов, покрывающих в общей сложности 4 179 879 п.н., с содержанием G+C пар 68,2%. Депонирован в DDBJ / ENA / GenBank под номером VMBP00000000 (версия VMBP01000000).Аннотацию генома выполняли с помощью NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline (PGAP; v. 4.7), всего было предсказано 3888 генов, 3791 белок-кодирующих генов, 44 псевдогена, 53 гена РНК и 46 тРНК. Анализ функциональных генов проводили с использованием сервера RAST v.2.0, с последующим сравнением генов с базами данных NCBI.Значения ANI и dDDH, рассчитанные для последовательностей геномов штаммов 3С (VMBP01000000) и ближайшим представителем рода Starkeya: S. novella DSM 506T (CP002026.1), составили 86,4% и 28,3%, соответственно, что значительно ниже пороговых значений (95–96% ANI и 70% dDDH) для разграничения видов (Meier-Kolthoff et al., 2013; Chun et al. 2018).Все известные представители рода Ancylobacter являются факультативными метилотрофами, используют широкий спектр полиуглеродных соединений наряду с С1-соединениями (метанол, метиламин, формиат) в качестве источников углерода и энергии. Нами проведен геномный анализ путей первичного метаболизма метанола у нового штамма 3С, который способен окислять метанол до формальдегида двумя разными метанолдегидрогеназами (МДГ). Идентифицирован полный оперон, кодирующий классическую МДГ mxaBYHFJGIRSACKLDE (FO470_09335 – FO470_09405), и ген лантаноид-содержащий тип XoxF-МДГ xoxFGJ (FO470_11125-11135). Далее выявлены гены, кодирующие ферменты окисления промежуточных продуктов деградации метанола: формальдегида (fae, FO470_11060; FO470_11650) и формиата (fdh2; FO470_02820-02840; fdh3; FO470_00990-01005), в т.ч. НАД+-зависимая формиантдегидрогеназа (FO470_18215).Кроме того, показано наличие в геноме тетрагидрофолат (ТГФ) (FO470_11590, FO470_09885; FO470_09880; FO470_12010; FO470_11630; FO470_12015; FO470_09980; FO470_03205; FO470_16820) и тетрагидрометаноптерин (ТГМП) (FO470_11590- FO470_11600; FO470_11570-11575; FO470_11560-11565; FO470_11585; FO470_11605-11620; FO470_11525-11545; FO470_11595) -зависимых метаболических модулей С1-переноса между формальдегидом и формиатом.Одной из важных характеристик метилотрофных бактерий является определение пути С1-ассимиляции, ответственного за биосинтез клеточных компонентов при метилотрофном росте бактерий. Штамм 3С реализует рибулозобисфосфатный (РБФ) путь С1-метаболизма, в котором СО2 фиксируется в реакции карбоксилирования рибулозо-1,5-бисфосфата с образованием 3-фосфоглицерата. В геноме обнаружены гены всех ферментов цикла Кальвин-Бенсон-Бассема: фосфорибулокиназа (FO470_15935), рибулозобисфосфаткарбоксилаза (cbbLM, FO470_15950-15955), фосфоглицераткиназа (FO470_16915), глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа (FO470_16920), триозофосфатизомераза (FO470_13360), фруктозобисфосфатальдолаза (FO470_15945), фруктозо-1,6-бисфосфатаза (FO470_15930), транскетолаза (FO470_15940), рибулозофосфат-3-эпимераза (FO470_15965), рибозо-5-фосфатизомераза (FO470_08480).Таким образом, полногеномное секвенирование показало принадлежность исследуемого штамма к новому виду, а с помощью анализа путей первичного метаболизма выявлено, что окисление метанола до СО2 может проходить в несколько этапов: метанол окисляется до формальдегида двумя PQQ-зависимыми метанолдегидрогеназами (MxaF и XoxF); формальдегид далее окисляется до формиата по ТГФ и ТГМП путями, формиат превращается в CO2 формиатдегидрогеназами, а источником углерода для конструктивного метаболизма служит CO2, ассимилированный в цикле Кальвина-Бенсона-Бассама. |
| Τύπος εγγράφου: | Article Conference object |
| Γλώσσα: | Russian |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.37962 |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........46f5ee4ee502d70b18637c1c8b4f599a |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.34756/geos.2021.17.37962 |
|---|