Metagenóm stredomorského maxima chlorofylu získaný z priamej a fosmidovej knižnice

predmetov

abstraktné

úvod

Výsledky

Všeobecné charakteristiky sekvencie generovanej oboma prístupmi

Obidve 454 platničky na pyrosekvenovanie poskytli takmer 1 milión čítaní. Priemerná dĺžka načítania bola kratšia v súbore údajov DS (260 bp) ako v združenej fosmidovej doštičke (358 bp). Avšak takmer štvrtina sekvenčných údajov získaných z fosmidov zodpovedala vektoru, takže množstvo environmentálnych sekvenčných údajov z obidvoch súborov údajov bolo podobné (približne 312 Mbp pre DS a 325 Mbp pre fosmidy). Obrázok 1 zobrazuje krivku distribúcie GC% jednotlivých procesov čítania v množinách údajov spolu s množinou údajov GOS, ktorá obsahovala sekvencie z podobného rozsahu veľkosti filtra (0,1–3 μm) ako naša (GS001b a GS001c). Sada dát DS jasne ukazuje vrchol pri približne 34% GC a je veľmi podobná distribúcii vzoriek GOS. Na druhej strane, hodnoty fosmidu DCM mali dva vrcholy podobnej výšky pri 35% a 52%. V skutočnosti je na grafoch DS aj GOS mierne posunutie k hodnote vysokého vrcholu GC fosmidu. Preto je DNA s týmto obsahom GC tiež prítomná v obidvoch súboroch údajov, ale zdá sa, že je obohatená o fosmidy. Podobné dvojpíku GC diagramy boli opísané aj pre knižnice BAC (Feingersch a Béjà, 2009) a môžu odrážať skreslenie klonovania.

GC% distribúcia vygenerovaných sekvencií. Modrá: Všetky načítania pochádzajú zo záznamu DS (priame radenie). zelená: všetky výsledky získané sekvenovaním fosmidov po odstránení vektorovej sekvencie; červená: číta sa zo vzorky GOS Sargasso Sea Hydrostation S (0, 1–0, 8 a 0, 8–3, 0 μm kombinovaná); Oranžové pruhy: Číta z fosmidov, ktoré majú najmenej jeden zásah v sade údajov DS (priame sekvenovanie). Čierne čiary: Číta z fosmidov, ktoré nemajú pozitívny výsledok v množine údajov DS (priame sekvenovanie).

Štruktúra spoločenstva

Jednotlivé čítania

( a ) Klasifikácia čítaní DCM-DS pomocou databáz RDP (16S) a LSU (23S). ( , c ) Porovnanie dvoch súborov údajov, priameho pyrosekvenovania (DS) a fosmidového sekvenovania, s použitím BLASTN načítaných údajov proti nukleotidovej databáze NT + 1000, design mikrobiálnych genómov, klasifikovaných pomocou MEGAN. Zľava doprava: Klasifikácia na úrovni kráľovstva, klasifikácia bakteriálnych údajov a klasifikácia proteobakteriálnych údajov.

1% proteobaktérií). Fylogenetický profil pre súbor údajov DS sa tiež skúmal pomocou databázy subsystému SEED dostupnej prostredníctvom servera MG-RAST (Meyer et al., 2008). Získané výsledky boli podobné (doplnkový obrázok S1) vyššie opísaným výsledkom. Taxonomický prehľad sekvencií, ktoré sú spoločné pre oba súbory údajov, je možné nájsť v doplnkovej tabuľke T3.

Zložené sekvencie

Množstvo postupnosti, ktoré je možné dať dohromady z oboch súborov údajov, je opísané v doplnkovej tabuľke 1. Z pyrosekvenovania DS bolo iba päť kontigov väčších ako 3 kb (najväčšia bola 4,4 kb). Dve z nich jednoznačne patrili P. marinus subsp. Pastoris. Podobnosť a syntéza boli také vysoké, že fragmenty bolo možné priradiť na úrovni kmeňa (> 98% nukleotidová identita). Ďalšie zložené kontigy obsahovali gény podobné génom cyanofágov, najmä fágy Prochlorococcus PSSM2 a Synechococcus fágy S-PM2 a syn9, aj keď s oveľa menšou podobnosťou. Všetko sú to veľké genómové myovírusy. PSSM2 bol izolovaný z P. marinus NATL1A, S-PM2 zo Synechococcus WH7803 a syn9 zo Synechococcus WH8012, ale je tiež známe, že infikuje Prochlorococcus (Sullivan et al., 2006).

Podľa očakávaní Fosmide vydal veľa veľkých súborov s celkovou veľkosťou 8,8 MB, ktoré boli zostavené v 1287 súboroch s viac ako 3 kB (v porovnaní s iba 18 kB zostavenými z DS). Avšak zo súboru fosmidových údajov s veľkosťou nad 20 kb bolo iba 55 kontigov, čo zodpovedalo očakávanej veľkosti fosmidového inzertu. To naznačuje, že počet použitých fosmidov bol príliš veľký na to, aby sa pre väčšinu dosiahlo adekvátne a vyvážené pokrytie. Napriek tomu je veľká veľkosť fosmidových kontigov výhodná napríklad na identifikáciu mikróbov, pretože konsenzus je možné odvodiť z viac ako jedného génu. Dokázali sme s istotou priradiť takmer všetky zložené fosmidové sekvencie> 10 kb, pretože menšie sekvencie často vytvárajú protichodné alebo nespoľahlivé priradenia. Odteraz sa obmedzujeme na 197 zostavených fosmidových sekvencií> 10 kb.

(Vrchná časť) Archaeal fosmid s génom geranylgeranylglycerylfosfátsyntázy a génmi proteorhodopsínu (MedDCM-OCT-S08-C16). Všetky neoznačené gény sú hypotetické. (Dolné) Fylogenetický strom všetkých rodopsínov identifikovaných v súbore údajov DCM DS.

Niektoré fosmidy je možné jednoznačne priradiť k určitým baktériám, napríklad baktéria Ellin514 (3 fosmidy), morská y-proteobaktéria HTCC2207 (1 fosmid), Opitutus terrae (Verrumicrobium, 1 fosmid), Blastopirellula marina DSM 3645 (1 fosmid), morská y - Proteobacterium HTCC2143 (1 fosmid) a ďalšie (spolu 33 fosmidov). Candidatus Pelagibacter bol jednoznačne označený iba jedným fosmidom, ktorý by podľa analýzy 16S rRNA DS mal byť zďaleka najbežnejšou baktériou. To opäť ukazuje na zlé klonovanie fragmentov genómu z tohto mikróbu (Temperton et al., 2009).

Na záver bolo možné eukaryotickým bunkám priradiť niekoľko fosmidov s veľmi malou podobnosťou (24), z ktorých niektoré obsahovali gény konzistentne súvisiace s rozsievkou Thalassiosira pseudonana CCMP1335 a zelenou riasou Ostreococcus lucimarinus CCE9901, ktoré eukaryoty opäť potvrdili prítomnosť tejto fotosyntézy vo frakcii 5–0,2 μm (podrobná anotácia zložených fosmidových sekvencií pozri doplnkový súbor F2).

Nábor individuálneho genómu

Nábor čítaní DS pre úplné genómy. V obrázkoch sú náborové diagramy dvoch najvyššie sa zhromažďujúcich genómov P. marinus subsp. Pastoris MED4 a Candidatus Pelagibacter sp. HTCC7211. Čiary v náborových krivkách označujú stupeň 96% nukleotidovej identity.

Okrem mikrobiálnych genómov sme tiež uskutočnili nábor DCM-DS sekvencií proti všetkým dostupným morským fágovým genómom. Maximálny počet meraní bol jednoznačne získaný cyanofágmi, ktoré infikovali Prochlorococcus a Synechococcus (pozri doplnkovú tabuľku T4), zatiaľ čo iné fágové genómy, napríklad z fágov Roseobacter alebo Vibages, nenárokovali žiadne čítania.

Fyziológia a ekológia

Porovnali sme naše súbory údajov so stanicami GOS, ktoré pokrývajú širokú škálu geografických a ekologických polôh, aj keď všetky vzorky pochádzajú z blízka povrchu (Rusch et al., 2007).

Vzorka GOS GS122a zhromaždená v Indickom oceáne medzi Južnou Afrikou a Madagaskarom sa najviac podobala našej vzorke (obrázok 5). Ďalšie dve vzorky pochádzajú zo Sargasového mora. Povrchová teplota v tomto bode (20 ° C) zodpovedala priemernej povrchovej teplote v oblasti Stredomoria. Aj keď nemáme konkrétne údaje, môžeme predpokladať, že na juhoafrickom území je tiež sezónny DCM, zatiaľ čo väčšina vzoriek GOS pochádza z tropických vôd alebo studených vôd východo-severoamerického bohatých na živiny. V tomto prípade by sa táto podobnosť dala vysvetliť sezónnym charakterom DCM na týchto miestach. Keďže vzorka bola odobratá v austrálskej zime (september), stratifikácia by sa pravdepodobne stratila a obyvatelia DCM by boli blízko povrchu.

Porovnanie čítaní DCM-DS s dátovými sadami GOS Open Ocean (minimálna identita 95%, dĺžka 25 bp). Zobrazí sa 10 najdôležitejších príkladov. Zemepisná šírka, zemepisná dĺžka, koncentrácia chlorofylu, teplota a dátum odberu vzorky sú zobrazené nad stĺpcom pre každú vzorku.

Rozdielny obsah génov nájdený v GS122a možno do značnej miery vysledovať späť do génov pre archaeal housekeeping (archaeal thermosomes, archaeal flagellum) (pozri doplnkový spis F1), čo je spôsobené zvýšenou prítomnosťou archaeal v DCM v Stredozemnom mori. Okrem toho porovnanie DCM s povrchovými vzorkami GOS (vrátane vzoriek jazera Sargasso) tiež preukázalo zvýšenú prítomnosť archaea v DCM v porovnaní s povrchom.

Je zaujímavé, že gény zapojené do transportu a regulácie fosfátov patrili medzi gény, ktoré boli v DCM v porovnaní s povrchom zastúpené najviac. Zahŕňali proteín viažuci periplazmatický fosfát pstC a ďalšie členy regulátu absorpcie fosfátov (PhoB, pstA, pstB). Je známe, že Stredozemné more je obmedzené fosforečnanmi a má vyšší pomer anorganického dusíka k fosforečnanom (Krom a kol., 1991).

Aby sme analyzovali, či to skutočne odráža nedostatok fosfátov, porovnali sme náš dátový súbor s niekoľkými metagenomickými dátovými súbormi sargassózy (s nízkym obsahom fosfátov) a niekoľkými vzorkami GOS bohatými na živiny (záliv Maine, záliv Fundy). Vzorky Sargasso GOS nevykazovali žiadne rozdiely v prítomnosti génov súvisiacich s vychytávaním fosfátov, ale vzorky bohaté na živiny vykazovali výrazný rozdiel, podobne ako pri porovnaní medzi GS122a a DCM (doplnkový súbor F1). Nezistili sme žiadne rozdiely v génoch pre použitie fosfonátov, ako ukazujú predchádzajúce štúdie vo východnom Stredomorí (Feingersch et al., 2010).

Typickým znakom genómov mikróbov z aphotickej zóny je nedostatok UVR génov, ktoré sa podieľajú na oprave DNA prostredníctvom fotoreaktivácie. Nezistili sme žiadny rozdiel medzi počtom génov UVR na povrchu a DCM. Avšak jedným z najviac zastúpených subsystémov vo vzorkách povrchu GOS v porovnaní s DCM bola rodina univerzálnych stresových proteínov. Toto je starodávna, široko distribuovaná a konzervovaná rodina proteínov, o ktorých je známe, že sú exprimované pri rôznych druhoch fyziologického stresu, ako je napríklad tepelný stres, nedostatok výživy a poškodenie DNA (Kvint et al., 2003). Výrazne horšie zastúpenie týchto génov v komunite DCM ukazuje, že napriek každoročným zmiešavacím udalostiam žijú ich obyvatelia v stálejšom prostredí, ktoré je menej ovplyvňované výkyvmi prostredia ako na povrchu.

diskusia

metagenóm

Tip redakcie

  • stredomorského

Rakovina prsníka in situ a mikrochimerizmus

Témy, rakovina prsníka, epidemiológia rakoviny, prevencia rakoviny Immunoediting Abstrakt Mikrochimérne bunky fetálneho pôvodu, ktoré zostávajú v obehu matky po pôrode, sú spojené s ochranou pred invazívnym karcinómom prsníka. Tu sa pomocou kvantitatívnych genomických metód skúmala prítomnosť mužského fetálneho mikrochimizmu v bunkách buffy coat od žien s anamnézou rakoviny prsníka in situ (CIS) a u zdravých kontrol. Byť

Negatívna regulácia autofágie

Témy Autofágia, bunková signalizácia Homeostáza Abstrakt Autofágia je evolučne konzervovaný katabolický proces, pri ktorom sú cytoplazmatické zložky infaginované a odbúravané autofagozomelyzozomálnou cestou. Autofágia funguje ako kontrola kvality bunkového prostredia a zúčastňuje sa na mnohých patologických stavoch. A

Podpora opravy DNA prostredníctvom nukleárnej IKKβ fosforylácie ATM v reakcii na genotoxické podnety

Problémy, rakovina, poškodenie DNA a opravy Abstrakt Ataxia-telangiectasia mutated (ATM) je jednou z kľúčových molekúl podieľajúcich sa na bunkovej reakcii na poškodenie DNA. Časť aktivovaného ATM je exportovaná z bunkového jadra do cytoplazmy, kde aktivuje signálnu cestu I kappa B kinázy/nukleárneho faktora kappa B (IKK/NF-kB). To

H2AX fosforylačná obrazovka buniek od pacientov s rakovinou citlivých na žiarenie ukazuje nový fenotyp DNA dvojvláknovej zlomovej opravnej bunky

Témy, rakovina Lámanie dvojvláknovej DNA Genetické markery, radiačná terapia Tento článok bol aktualizovaný Abstraktné pozadie: Približne 1–5% pacientov s rakovinou má významné radiačné reakcie v tkanive na rádioterapiu (RT). V súčasnosti nie je možné predpovedať, ako budú normálne tkanivá väčšiny pacientov reagovať na RT. D.

Hyperbilirubinémia vyvolaná pazopanibom je spojená s polymorfizmom Gilbertovho syndrómu UGT1A1.

Témy, genetické variácie, metabolické poruchy, farmakokinetika, karcinóm z obličkových buniek Abstraktné pozadie: Pazopanib preukázal klinickú účinnosť proti niekoľkým typom nádorov a je všeobecne dobre tolerovaný. Pozorovalo sa však izolované zvýšenie transamináz a bilirubínu. D.

MRI kontrastná látka gadoteridol zvyšuje distribúciu rAAV1 v hipokampe potkanov

Subjekty, Dodávanie génov Vírusové vektory hipokampu Abstrakt Kontrastné látky sa bežne používajú v kombinácii so zobrazovaním magnetickou rezonanciou (MRI) na sledovanie distribúcie molekúl v mozgu. Nedávne experimenty v našom laboratóriu ukázali, že koinfúzia rekombinantného adeno-asociovaného vírusu sérotypu 5 (rAAV5) a MRI kontrastnej látky gadoteridol (Gd) zvyšuje vektorovú transdukciu v striate potkana. The