معلومة

5.9: أحجام الجينوم - علم الأحياء


جينوم الكائن الحي هو مجموعة كاملة من الجينات التي تحدد كيفية تطور النمط الظاهري (في ظل مجموعة معينة من الظروف البيئية). بهذا المعنى ، إذن ، ثنائي الصيغة الصبغية الكائنات الحية (مثلنا) تحتوي على جينومين ، أحدهما موروث من أمنا والآخر من أبينا. يعرض الجدول أدناه مجموعة مختارة من أحجام الجينوم التمثيلية من قائمة الكائنات الحية سريعة النمو التي تم تسلسل جينوماتها.

جدول أحجام الجينوم (أحادي الصيغة الصبغية)
قاعده ازواجالجيناتملحوظات
φX1745,38611فيروس الإشريكية القولونية
ميتوكوندريا الإنسان16,56937
Nasuia deltocephalinicola112,091137أصغر جينوم تم العثور عليه حتى الآن في بكتيريا. تعيش هذه البكتيريا البروتينية في علاقة متبادلة داخل عضو خاص من حشرة (قادوس أوراق) تزوده بالأحماض الأمينية الأساسية.
فيروس ابشتاين بار (EBV)172,28280يسبب عدد كريات الدم البيضاء
نيوكليومورف غيلارديا ثيتا551,264511كل ما تبقى من الجينوم النووي لطحالب حمراء (حقيقيات النوى) غمرت منذ زمن بعيد بحقيقية النواة أخرى
المفطورة التناسلية580,073525اثنين من أصغر الكائنات الحية الحقيقية
الميكوبلازما الرئوية816,394679
الريكتسيا prowazekii1,111,523834البكتيريا التي تسبب التيفوس الوبائي
اللولبية الشاحبة1,138,0111,039البكتيريا المسببة لمرض الزهري
Pelagibacter ubique1,308,7591,354أصغر جينوم تم العثور عليه حتى الآن في عيش حر كائن حي (بكتيريا بروتينية ألفا البحرية)
هيليكوباكتر بيلوري1,667,8671,589السبب الرئيسي لقرحة المعدة (ليس الإجهاد والنظام الغذائي)
Methanocaldococcus jannaschii1,664,9701,783تبدو هذه الميكروبات أحادية الخلية مثل البكتيريا النموذجية ولكن جيناتها تختلف تمامًا عن تلك الموجودة في البكتيريا أو حقيقيات النوى بحيث يتم تصنيفها في مملكة ثالثة: العتيقة.
ايروبيروم بيرنيكس1,669,6951,885
ميثانثرموباكتير ثيرمووتوتروفيكوس1,751,3772,008
العقدية الرئوية2,160,8372,236المكورات الرئوية
باندورا2,473,8702556أ فايروس (من الأميبا) بجينوم أكبر من الجينوم الخاص بالبكتيريا والعتيقة أعلى وتقريبًا نفس جينوم بعض الطفيليات حقيقيات النواة.
الليسترية المستوحدة2,944,5282,9262853 من هذه البروتينات المشفرة ؛ بقية الحمض النووي الريبي
متزامن3,573,4704,003البكتيريا الزرقاء البحرية ("الطحالب الخضراء المزرقة")
بكتريا قولونية K-124,639,2214,3774290 من هذه الجينات تشفر البروتينات ؛ بقية الحمض النووي الريبي
بكتريا قولونية O157: H75.44 × 1065,416سلالة ممرضة للإنسان ؛ يحتوي على 1346 جينًا غير موجود في الإشريكية القولونية K-12
شيزوساكارومايس بومب12,462,6374,929خميرة الانشطار. أ حقيقيات النوى بجينات أقل من البكتيريا الثلاثة أدناه.
أغروباكتريوم توميفاسيانز4,674,0625,419ناقلات مفيدة لصنع النباتات المعدلة وراثيا ؛ يشارك العديد من الجينات مع Sinorhizobium meliloti
الزائفة الزنجارية6.3 × 1065,570سبب شائع بشكل متزايد للعدوى الانتهازية في البشر.
Sinorhizobium meliloti6,691,6946,204المتعايش الجذري من البرسيم. يتكون الجينوم من كروموسوم واحد و 2 بلازميدات كبيرة.
خميرة الخميرة12,495,6825,770في مهدها الخميرة. حقيقيات النوى.
نيوروسبورا كراسا38,639,76910,082بالإضافة إلى 498 جينات RNA.
Thalassiosira pseudonana34.5 × 10611,242دياتوم. بالإضافة إلى 144 البلاستيدات الخضراء و 40 جينًا للميتوكوندريا لترميز البروتينات
نايجلريا جروبيري41 × 10615,727يعيش هذا الكائن أحادي الخلية الذي يعيش بحرية على شكل جسم أميبي وشكل جلدي. تم العثور على 4133 من جيناتها أيضًا في حقيقيات النوى الأخرى مما يشير إلى أنها كانت موجودة في السلف المشترك لجميع حقيقيات النوى. يشير التنوع الكبير للوظائف المشفرة بواسطة هذه الجينات أيضًا إلى أن السلف المشترك لجميع حقيقيات النوى كان بحد ذاته معقدًا مثل العديد من الأعضاء أحادية الخلية الحالية.
ذبابة الفاكهة سوداء البطن122,653,977~17,000"ذبابة الفاكهة"
أنواع معينة انيقة100,258,17121,733
البشر3.3 × 109~21,000
تتراودون نيجروفيريديس (سمكة منتفخة)3.42 × 10827,918على الرغم من أن Tetraodon يبدو أنه يحتوي على جينات ترميز البروتين أكثر مما لدينا ، إلا أنه يحتوي على عدد أقل من الحمض النووي غير المشفر ، لذا فإن جينومه الإجمالي يبلغ حوالي عُشر حجم جيناتنا.
الفأر2.8 × 109~23,000
البرمائيات109–1011?
نبات الأرابيدوبسيس thaliana0.135 × 10927,407نبات مزهر (كاسيات البذور) مع أحد أصغر الجينومات المعروفة في المملكة النباتية.
Picea abies19.6 × 10928,354شجرة التنوب النرويجية ، صنوبرية (عاريات البذور). على الرغم من أنه يحتوي على 900 جين أكثر من نبات الأرابيدوبسيس ، إلا أنه يحتوي على 145 ضعف من الحمض النووي. يبدو أن معظم هذا مشتق من الينقولات.
نودوم Psilotum2.5 × 1011?

على الرغم من نودوم Psilotum (يطلق عليه أحيانًا "السرخس الخفقي") هو نبات أبسط بكثير من نبات الأرابيدوبسيس (لا يحتوي على أوراق أو أزهار أو فاكهة حقيقية) ، فهو يحتوي على 3000 مرة من الحمض النووي. لا أحد يعرف السبب ، لكن 80٪ أو أكثر منه عبارة عن حمض نووي متكرر لا يحتوي على معلومات وراثية. هذا هو الحال أيضًا بالنسبة لبعض البرمائيات ، التي تحتوي على 30 ضعفًا من الحمض النووي كما لدينا ، ولكنها بالتأكيد ليست معقدة بمقدار 30 مرة. يُطلق على الكمية الإجمالية للحمض النووي في الجينوم أحادي الصيغة الصبغية قيمته C. يسمى عدم وجود علاقة متسقة بين قيمة C وتعقيد الكائن الحي (على سبيل المثال ، البرمائيات مقابل الثدييات) بمفارقة القيمة C.

ليست كل الجينات لا غنى عنها

العلماء في معهد أبحاث الجينوم (المعروف الآن باسم معهد J.Craig Venter) الذين حددوا المفطورة التناسلية تبع التسلسل هذا العمل عن طريق التدمير المنهجي لجيناته (عن طريق تحويرها بإدخال) لمعرفة أي منها ضروري للحياة وأيها يمكن الاستغناء عنه. من بين 485 جينة مشفرة للبروتين ، خلصوا إلى أن 381 جينة منها فقط ضرورية للحياة. وبعبارة أخرى ، فإن فقدان أي من الـ 381 يكون مميتًا ؛ خسارة أي واحد من الآخرين ليست كذلك. (هذا لا يعني أن كل ما يحتاجه الكائن الحي هو هؤلاء 381 - انظر "جينوم أدنى؟" أدناه).

باستخدام تقنيات مماثلة ، وجدت ثلاث مجموعات مؤخرًا أن حوالي 10 ٪ فقط من الجينات في الجينوم البشري (حوالي 2000 منها) يجب أن تكون موجودة حتى تنمو الخلايا البشرية بنجاح في الثقافة. تقوم هذه الجينات بترميز البروتينات للوظائف الأساسية مثل التحكم في دورة الخلية وتكرار الحمض النووي ونسخ الحمض النووي وترجمة الحمض النووي الريبي. يمكن للخلايا أن تتسامح مع فقدان أي من الجينات الأخرى ~ 18000 جين. وهكذا يبدو أن للجينوم البشري مسارات زائدة يمكن أن تعوض في كثير من الأحيان عن فقدان جين واحد على الأقل بالنسبة للخلايا التي تنمو في المزرعة. ربما يتضح أن البعض الآخر ضروري لتطوير وعمل أنواع مختلفة من الخلايا المتمايزة في الجسم السليم.

جينوم ضئيل؟

في مارس من عام 2016 ، أفاد العاملون في معهد J.Craig Venter أنهم خلقوا سلالة من الميكوبلازما تحتوي على 473 جينًا فقط. هذا الكائن الاصطناعي ، الذي ينمو بقوة في الثقافة ، يحمل الآن الرقم القياسي لأصغر جينوم لكائن حي حر.


مشروع الجينوم البشري: العلم الكبير يغير علم الأحياء والطب

قام مشروع الجينوم البشري بتحويل علم الأحياء من خلال منهجه العلمي الكبير المتكامل لفك تشفير تسلسل الجينوم البشري المرجعي جنبًا إلى جنب مع التسلسلات الكاملة للكائنات الحية النموذجية الرئيسية. يجسد المشروع قوة وضرورة ونجاح الجهود الكبيرة والمتكاملة والمتعددة التخصصات - ما يسمى بـ "العلم الكبير" - الموجهة نحو أهداف رئيسية معقدة. في هذه المقالة ، نناقش الطرق التي أدى بها هذا المسعى الطموح إلى تطوير تقنيات وأدوات تحليلية جديدة ، وكيف جمع خبرة المهندسين وعلماء الكمبيوتر وعلماء الرياضيات مع علماء الأحياء. وقد أنشأ نهجًا مفتوحًا لمشاركة البيانات والبرمجيات مفتوحة المصدر ، مما جعل البيانات الناتجة عن المشروع في متناول الجميع. أحدثت تسلسل الجينوم للميكروبات والنباتات والحيوانات ثورة في العديد من مجالات العلوم ، بما في ذلك علم الأحياء الدقيقة وعلم الفيروسات والأمراض المعدية وبيولوجيا النبات. علاوة على ذلك ، بدأت المعرفة الأعمق لتنوع التسلسل البشري في تغيير ممارسة الطب. ألهم مشروع الجينوم البشري مبادرات لاحقة للحصول على البيانات واسعة النطاق مثل مشروع HapMap الدولي ، وجينوم 1000 ، وأطلس جينوم السرطان ، بالإضافة إلى مشروع الدماغ البشري الذي تم الإعلان عنه مؤخرًا ومشروع البروتين البشري الناشئ.


عن المجلة

بيولوجيا الجينوم وتطوره (GBE) ينشر بحثًا أصليًا رائدًا في العلاقة بين علم الأحياء التطوري وعلم الجينوم. تشير الأوراق التي تم النظر فيها للنشر إلى نتائج تطورية جديدة تتعلق بتنوع الجينوم الطبيعي ، وعلم الجينوم السكاني ، وهيكل الجينوم ووظيفته وتنظيمه والتعبير عنه ، وعلم الجينوم المقارن ، والبروتيوميات ، والتفاعلات الجينومية البيئية. كما يتم النظر في الرؤى التطورية الرئيسية من مجالات البيولوجيا الحسابية ، والبيولوجيا الهيكلية ، وعلم الأحياء التطوري ، وبيولوجيا الخلية ، وكذلك التطورات النظرية في مجال تطور الجينوم. GBE 'يشمل نطاق s تحقيقات تطورية على مستوى الجينوم على جميع المستويات التصنيفية ولجميع أشكال الحياة - داخل السكان أو عبر المجالات. وتتمثل أهدافها في زيادة فهم الجينومات في سياقها التطوري وتعزيز فهم التطور من منظور شامل للجينوم.

GBE مملوكة لجمعية البيولوجيا الجزيئية والتطور (SMBE). بدافع من النمو المستمر لهذا المجال ، أجرت SMBE مسحًا على مستوى القاعدة في عام 2007 للتحقيق في احتياجات المجال فيما يتعلق بمنافذ النشر الجديدة. أثار المسح استجابة مدوية من أعضاء SMBE وعلماء آخرين في مجالات علم الجينوم والتطور الجزيئي. كانت النتائج الرئيسية من هذا الاستطلاع هي أن المجال يريد مجلة على الإنترنت فقط مخصصة بشكل خاص لمجالات تطور الجينوم وعلم الجينوم المقارن والتي تم نشرها تحت نموذج الوصول المفتوح. كانت استجابة SMBE هي الإطلاق GBE من أجل تلبية تلك الاحتياجات الميدانية. يجتذب اجتماع الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم حوالي 800 مشارك كل عام. كانعكاس للنمو السريع لتقنيات الجينوم ، حوالي نصف العلوم المقدمة في كل اجتماع SMBE تدور حول علم الجينوم. بمساعدة الخبرة التطورية التي تم جمعها في SMBE ، GBE تم وضعه وتصميمه لوضع أعلى المعايير للأوراق في المجال المتنامي لعلم الجينوم التطوري.


نتائج ومناقشة

تجميع الجينوم والتقييم والشرح

تم استخراج الحمض النووي الجيني عالي الجودة من الأنسجة العضلية للثلاثة Sinocyclocheilus الأنواع ، التي تم جمعها من مقاطعات Yunnan (Sg and Sr) و Guangxi (Sa) في الصين (ملف إضافي 1: الشكل S1). تم إنشاء سلسلة من مكتبات التسلسل (250 نقطة أساس إلى 20 كيلو بايت) وتطبيقها في استراتيجية تسلسل بندقية الجينوم الكامل ، وتم الحصول على إجمالي 313.3 و 174.0 و 188.2 جيجا بايت من البيانات الأولية لأسماك Sg و Sr و Sa ، على التوالي. (ملف إضافي 2: جدول S1). تبلغ أحجام الجينوم المُجمَّع حوالي 1.7 جيجا بايت (1.75 جيجا بايت لـ Sg ، و 1.73 جيجا بايت لـ Sr و 1.68 جيجا بايت لـ Sa) ، وقيم contig N50 و scaffold N50 المحسوبة هي 17-29 كيلو بايت و 0.9-1.3 ميجا بايت ، على التوالي (الشكل 1). ملف إضافي 2: الجدول S3). تم تقييم جودة مجموعات الجينوم الثلاثة (ملف إضافي 2: الجدولين S5 و S9 ، ملف إضافي 3: الشكلان S6 و S7) ، وأكد تقييمنا أن جميعها كانت عالية الجودة ويمكن استخدامها لمزيد من التحليلات المقارنة. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمنا خطًا قياسيًا للتعليقات التوضيحية للتنبؤ بمجموعات الجينات ، مما أدى إلى ما يقرب من 40.000 جين في جينومات الأسماك الثلاثة (42،109 لـ Sg و 40،333 لـ Sr و 40،470 لـ Sa انظر المزيد من التفاصيل في ملف إضافي 2: الجدول S15 وملف إضافي 4 : الشكل S14) ، والتي كانت ضعف مثيلتها في معظم الأنواع ثنائية الصيغة الصبغية (ملف إضافي 4: الشكل S13). تحليلات توزيع الجينات Hox الإضافية في ثلاثة Sinocyclocheilus الأنواع (ملف إضافي 4: الشكل S11) ومحاذاة الجينوم بين الزرد و Sg (ملف إضافي 4: الشكل S10) قدمت المزيد من الأدلة لدعم الطبيعة الرباعية الصبغية Sinocyclocheilus.

العلاقات التطورية ووقت الاختلاف

قد يكون الاصطدام بين الهند وآسيا في أوائل حقب الحياة الحديثة أكبر حدث على الإطلاق في تاريخ الأرض [9]. لم يؤد ذلك فقط إلى الارتفاع غير العادي لهضبة تشينغهاي - التبت [10] ، ولكنه أثر أيضًا بعمق على المناخ الآسيوي من خلال نشأة الرياح الموسمية الآسيوية [11] ، وتطور أنماط الصرف على نطاق واسع [12] ، وعلى وجه الخصوص ، الانتواع والتنوع البيولوجي للكائنات الحية التي تعيش على وتحت الهضبة (على سبيل المثال [9 ، 13]). لأن Sinocyclocheilus، وهو الجنس السيبرني الأكثر ثراءً بالأنواع ، وهو مستوطن في منطقة الكارست الجنوبية الغربية الضخمة (الجزء الشمالي منها يتاخم الجزء الشرقي من هضبة تشينغهاي - التبت) ، وقد اقترح أن تطور هذا التنوع كان مرتبطًا بالدوري. رفع وتخطيط هضبة تشينغهاي - التبت [١٤ ، ١٥]. دعم كل من تحليلات علم الوراثة للجينات المتعامدة أحادية النسخة ومجموعات بيانات الحمض النووي للميتوكوندريا (ملف إضافي 5: الشكلان S15 و S16) هذا الارتباط ، واستعادة نفس العلاقات للثلاثة Sinocyclocheilus الأنواع المدروسة هنا (الشكل 2 أ). أظهر الكرونوغرام الناتج أن الأب ظهر أولاً من النوعين الآخرين عند 26.3 مليون و Sg مقسومًا عن Sa عند 17.5 مليونًا. تتشابه أوقات الاختلاف هذه مع تلك التي تم الحصول عليها لأحداث انتواع أخرى من المتجانسات التي تم استنتاجها من دراسة أكثر شمولاً عن سلالة Cyprininae [16]. حدثت أحداث الانقسام هذه خلال المرحلتين الأولية والنهائية ، على التوالي ، من الارتفاع التكتوني الثاني لهضبة تشينغهاي - التبت (25-17 مليون سنة) ، وهو الوقت الذي تظهر فيه الأدلة أن منطقة الحجر الجيري التي عاشوا فيها كانت تشهد كارستية واسعة النطاق. التنمية [17]. تم اعتبار الالتقاط والعزل المتكرر لأنظمة الأنهار الجوفية جنبًا إلى جنب مع التطور الكارستى من الأسباب الرئيسية لانتواع هذا الجنس [15] ، على الرغم من أن الصورة الكاملة ستظل غير معروفة حتى يتم فحص المزيد من الأنواع. قد يكون الفصل القديم الذي تم الكشف عنه هنا أحد الأسباب لتفسير التنوع الكبير للأنواع ضمن منطقة توزيع ضيقة نسبيًا (حوالي 270.000 كم 2 [15]) (ملف إضافي 1: الشكل S1).

التحليل الجيني والتاريخ الديموغرافي للثلاثة Sinocyclocheilus محيط. أ تم الاستدلال على العلاقات التطورية من 3181 جينة تقويمية للثلاثة Sinocyclocheilus وستة أنواع أخرى عن بعد (الانسان العاقل كانت المجموعة الخارجية) ، مع تحجيم أطوال الفروع إلى أوقات الاختلاف المقدرة (الأرقام باللون الأزرق تظهر القيم المتوسطة والنطاق). أشارت الأرقام بجانب الفرع إلى وجود عائلات جينية موسعة (خضراء) ومتعاقد عليها (حمراء) منذ الانشقاق عن سلف مشترك حديث (MRCA). ب أعيد بناء التواريخ الديموغرافية باستخدام نموذج ماركوفيان المتحد بالتتابع (PSMC). تم الحصول على عملية رفع هضبة تشينغهاي - التبت منذ 3.6 مليون من ورقة منشورة [11] وأحداث بيئية مهمة أخرى ، مثل درجة حرارة الهواء السطحي للغلاف الجوي وحجم الجليد الأوراسي خلال الثلاثة أشهر الماضية ، تم أخذها من المراكز الوطنية للمعلومات البيئية (NCEI http://www.ncdc.noaa.gov/). يتم تمييز النطاق الزمني لثلاث جولات من الارتفاع الشديد (حركة Qingzang و Kunhuang و Gonghe) باللون الأرجواني. جميع الأنواع الثلاثة لها أنماط متشابهة من الانخفاض في ظل حركة Qingzang و Kunhuang ، ولكن اتجاه متباين لاحق في ظل حركة Gonghe

تاريخ السكان

إعادة بناء التركيبة السكانية للثلاثة Sinocyclocheilus كشفت الأنواع بداية مماثلة ولكن اتجاه تباعد لاحق من 10 4 إلى 10 7 سنوات (الشكل 2 ب). يبدو أن الديموغرافيا السكانية لها ارتباط أكبر بارتفاع هضبة تشينغهاي - التبت أكثر من الأحداث البيئية المهمة الأخرى ، مثل حجم الجليد الأوراسي أو درجة حرارة الهواء السطحي للغلاف الجوي. في فترة زمنية قصيرة نسبيًا (من 3.0 إلى 0.5 مليون سنة) ، خضعت الأنواع الثلاثة لجولتين من انخفاض أعدادها ، والتي حدثت بعد مرحلتين مكثفتين من الارتفاع في الارتفاع التكتوني الثالث لهضبة تشينغهاي - التبت [17 ، 18]. أدت هاتان المرحلتان من الحركات في Qingzang (3.6–1.7 Ma) و Kunhuang (1.1–0.6 Ma) إلى رفع الهضبة من متوسط ​​& lt1000 إلى 4000 متر ، تلاها تكثيف الرياح الموسمية الآسيوية وزيادة هطول الأمطار [18 ] ، بالإضافة إلى التطور الواسع النطاق للأنهار الجليدية [17]. يُعتقد أن أنماط الانخفاضات السكانية المصادفة في الأنواع الثلاثة هي استجابة لخلفية مشتركة بعد الارتفاع الشديد للهضبة التي ربما كانت غير مواتية لها (على الرغم من أنه لا يزال من غير الواضح أي نوع من التغييرات البيئية ساهمت أكثر من غيرها) . ومع ذلك ، تم الكشف أيضًا عن حدثين للتوسع السكاني غير العادي بعد هذه الأحداث. تم التعرف على واحد في الأب خلال الفترة بين العصور الجليدية (0.5 - 0.15 مليون سنة) ، وهي الفترة التي حافظت خلالها Sg و Sa على انخفاض عدد سكانها ، مما يشير إلى وجود أنظمة مياه جوفية واسعة النطاق في حوض Luoping الأصلي في هذا الوقت. لوحظ آخر لـ Sg من 0.023 مليون عندما تم توثيق منطقة التوزيع الرئيسية ، بحيرة باليو ديانتشي ، بالصدفة من الرواسب الجيولوجية لتكون أكبر بثلاث مرات مما هي عليه في الوقت الحاضر [19]. قد يصاحب توسع النطاق على طول قنوات الأنهار الجديدة ارتفاع الهضبة ، مما يوفر لبعض الأسماك الفرصة لزيادة أحجامها كما هو مذكور في أسماك الهضبة النموذجية schizothoracine Schizopygopsis pylzovi [20] و Gymnocypris chilianensis [21].

الاختلافات في هياكل العين والاستجابات الجينية والتعبيرية ذات الصلة

غالبًا ما تُظهر أسماك الكهف سمات ارتدادية ، مثل تنكس العين ، والتي غالبًا ما تتطور بشكل طبيعي أثناء التطور الجنيني ، ولكنها تتراجع بعد ذلك أو تتدهور أو تغرق تحت الجلد [22]. في الثلاثة الكبار Sinocyclocheilus الأسماك في هذه الدراسة ، Sg لديها عيون ذات حجم طبيعي مع عدسة وبنية شبكية Sr لديها عيون صغيرة مع عدسة منخفضة وكثافة خلايا الشبكية وفقدت Sa مقل العيون الخارجية والعدسة ، وتدهورت شبكية العين لتصبح غير منظمة ولا يمكن تمييزها الطبقات الخلوية (الشكل 3). تم نشره مؤخرًا ألف مكسيكي حدد الجينوم العديد من الجينات المرشحة المحددة تحت QTL المرتبط بالعين ، وكشف عن اختلافات التعبير في عدة مراحل تطور [6]. في دراستنا ، قمنا بتحليل التغييرات الجينية لهذه الجينات البلورية والأوبسين الحالية وقدمنا ​​أيضًا اختلافات في عدد النسخ بين الأسماك التي تعيش في الكهوف والأسماك التي تعيش على السطح. اقترحت بياناتنا الجينومية المقارنة أن العديد من جينات opsin ، بما في ذلك Lws2 (حساس لطول الموجة الطويل) ، Rh2-1 و Rh2-2 (متوسط ​​الطول الموجي حساس) ، فقد في Sinocyclocheilus، وذلك Rh2-4 تم فقده في Sa (ملف إضافي 2: الجدول S26). في الظروف المعتمة ، يتم إضعاف الضوء ذو الطول الموجي الطويل بسرعة [23] ، ويبدو منطقيًا أن الجينات الحساسة لطول الموجة الطويل والمتوسط ​​قد فقدت تحديدًا في Sa. أظهرت نتائج التحليلات النصية للعيون أيضًا بشكل غير مفاجئ مستويات تعبير أقل بكثير لمعظم جينات opsin المرئية في Sa بالمقارنة مع Sg و Sr (ملف إضافي 2: الجدول S27). يتطلب تطوير وصيانة المستقبلات الضوئية سلسلة من عوامل النسخ. كما هو متوقع ، تسعة عوامل نسخية مهمة ، بما في ذلك Crx, Nrl, Otx2, Otx5, Nr2e3, Ggca1A, غنات 1, Gnat2 و رورب، تم تنظيمها بشكل كبير في Sa (ملف إضافي 2: الجدول S27 وملف إضافي 6: الشكل S25). هذه النتائج متوافقة مع تلك التي تم العثور عليها أستياناكس cavefishes [24] ولغيرها Sinocyclocheilus الأنواع [25 ، 26] ، والتي تدعم الفرضية القائلة بأن التنظيم المنخفض للرودوبسين قد يلعب دورًا مهمًا في تدهور عين أسماك الكهوف [25 ، 26].

مقارنة بين الهياكل الشبكية الثلاثة Sinocyclocheilus محيط. الأنماط الظاهرية وأقسام العين الملطخة H & amp ؛ من الأعلى إلى الأسفل هي تلك الموجودة في أ سان جرمان ، ب الأب و ج Sa ، على التوالي. GCL ، طبقة الخلايا العقدية INL ، الطبقة النووية الداخلية IPL ، طبقة الضفيرة الداخلية IS ، الجزء الداخلي ONL ، الطبقة النووية الخارجية OPL ، طبقة الضفيرة الخارجية OS ، الجزء الخارجي RCL ، طبقة الخلية المتخلفة RPE ، ظهارة الشبكية المصطبغة

عن طريق فحص الجينات البلورية في الثلاثة Sinocyclocheilus الجينوم ، وجدنا أن أعداد نسخ معظم الجينات كانت أقل من تلك الخاصة بسمك الزرد ثنائي الصبغة (ملف إضافي 2: الجدول S26 وملف إضافي 6: الشكل S28). أظهرت بيانات النسخ أيضًا أنه تم الحفاظ على مستويات التعبير لمعظم الجينات البلورية عند مستويات عالية في Sg ، ولكن لم يتم التعبير عنها في Sa (ملف إضافي 2: الجدول S27). لاحظنا أيضًا أن العديد من الجينات البلورية في Sa (مثل كريبول 1, Crygm2d12 و Crygm7) إلى جينات خادعة بسبب أكواد الإيقاف المبكرة الحالية (ملف إضافي 2: الجدول S25E). دراسات سابقة في أستياناكس وجد أن التعبير عن الجينات البلورية قد انخفض في تطوير عدسة سمك الكهف [27] ، مما يشير إلى أن العدسة تلعب دورًا مهمًا في تعزيز بقاء الخلية في نمو العين [28]. خاصه، β- و γ-تلعب البلورات دورًا محوريًا في إعادة تشكيل وإصلاح أنسجة الشبكية ، كما أنها تعزز بقوة تجديد المحوار لخلايا العقدة الشبكية [29]. ومن ثم ، فإن الافتقار إلى ، أو التنظيم المنخفض ، للتعبير الجيني البلوري في Sa يدعم النمط الظاهري للنظام البصري الذي تدهورت فيه العدسة وشبكية العين. ومن المثير للاهتمام أننا وجدنا أيضًا أن Sa لديها نسختان من Hsp90α1.1 و Hsp90a1.2 (بروتين الصدمة الحرارية 90α) ، بينما لدى كل من Sg و Sr واحد فقط. وفي الوقت نفسه ، مستويات التعبير Hsp90 α في عيون Sa كانت أعلى بكثير من تلك الموجودة في Sg و Sr (ملف إضافي 2: الجدول S27). توفر هذه الملاحظات دليلًا إضافيًا لدعم دور جديد لـ Hsp90 α في موت الخلايا المبرمج في العدسة وتنكس عين أسماك الكهف [30].

آليات مختلفة من المهق مقارنة مع أستياناكس

من أجل التحقق من آليات فقدان التصبغ في جلد Sa ، قمنا بمقارنة الجينات المرتبطة بتكوين الميلانين في الثلاثة Sinocyclocheilus الجينوم. في أستياناكس، المهق لدى بعض سكان الكهوف ناتج عن حذف Oca2 مناطق exon الجينية ، مما يزعج الخطوات الأولية لمسار تخليق الميلانين [31]. على الرغم من حذف مماثل من Oca2 لم يتم العثور على الجينات في أي من النسختين في Sa (ملف إضافي 6: الشكل S21) ، ولم تكن أي طفرات متطابقة موجودة على وجه التحديد في Sa و أستياناكس مجموعات الكهوف ، تم تحديد بعض الطفرات الجديدة الأخرى (ملف إضافي 6: الشكل S21) ، وأشار تحليل الترنسكريبتوم الذي تم إجراؤه على جلد Sg و Sr و Sa إلى أن التعبير عن Oca2 كان الجين في Sa هو الأدنى (ملف إضافي 2: الجدول S20). في مسار تخليق الميلانين ، تعمل العديد من الإنزيمات في اتجاه مجرى النهر ، مثل Tyr (التيروزيناز) ، وهو إنزيم رئيسي يحد من المعدل ، و Tyrp1 (البروتين المرتبط بالتيروزينيز 1) [32]. الأكثر إثارة للاهتمام ، وجدنا أن Tyr بها طفرة في الأحماض الأمينية (G420R) في Sa (ملف إضافي 6: الشكل S18) ، والذي كان مطابقًا لما تم تحديده في مرضى البشر القوقازيين (G419R ، http://www.ifpcs.org/albinism/oca1mut.html) [33 ، 34]. وفي الوقت نفسه ، كانت مستويات التعبير عن جينات Sa في مسار تكون الميلانين في ترانسكريبتوم الجلد الأدنى ، خاصةً صور و تايرب 1، مع مستويات تعبير أقل بشكل ملحوظ في Sa مقارنة بـ Sg (ملف إضافي 2: الجدول S20). يبدو أن هناك أنماطًا ظاهرية متشابهة في Sinocyclocheilus قد تتطور أسماك الكهف بآليات مختلفة من أستياناكس. علاوة على ذلك ، وجدنا أن بروتين Mpv17 في Sa قد تم حذفه في منطقة الإشارة مقارنةً مع الزرد ، Sg و Sr (ملف إضافي 6: الشكل S22) ، ومستوى التعبير عن MPv17 في Sa هو الأدنى (ملف إضافي 2: الجدول S20). أظهرت دراسة سابقة أن الحذف في MPv17 يمكن أن يسبب ترا النمط الظاهري المتحور في الزرد ، ويسبب خسارة (أو انخفاض قوي) في القزحية خلال مراحل اليرقات والبالغين [35]. أشارت هذه الدراسة أيضًا إلى أن حوامل القزحية المتمايزة كانت مطلوبة لتراكم الميلانوفور والحفاظ عليه أثناء تكوين نمط الصباغ [35] ، وأظهرت دراسة موازية أن التفاعل بين حوامل القزحية والكروماتوفورات الأخرى أمر بالغ الأهمية في التكوين الشريطي لأسماك الزرد [36]. وهكذا نستنتج أن حذف MPv17 قد يتسبب في فقدان القزحية ، مما أثر على تكوين الميلانوفورات ، وبالتالي لعب دورًا في الإصابة بالمهق في Sa.

طفرة جينية وفقدان في تنكس الحجم

أشارت دراسة سابقة إلى أن الطفرات في مستقبلات ectodysplasin-A (إدار) يمكن أن يؤدي موضع الترميز إلى خسارة كاملة في الحجم في الأسماك مثل الميداكا [37]. لهذا السبب ، نسختين من إدار الجين (المسمى Edar1 و Edar2، على التوالي) في الثلاثة Sinocyclocheilus تم تحديد الجينوم وفحصها. ومن المثير للاهتمام ، أن أحد البروتينات ، Edar1 ، لديه عمليات حذف في إشارة الببتيد والمناطق الجزئية خارج الخلية في جميع Sinocyclocheilus الأنواع ، والتي قد تؤدي إلى تغييرات وظيفية أو فقدان في هذه النسخة (ملف إضافي 6: الشكل S20). بالنسبة لنسخة البروتين الأخرى ، Edar2 ، يحتوي Sa فقط على منطقة ببتيد الإشارة ومناطق خارج الخلية الجزئية محذوفة تمامًا عند مقارنتها بـ Sg و Sr (ملف إضافي 6: الشكل S20). قد يؤدي هذا الحذف في Sa إلى اضطراب وظيفي في توجيه نقل بروتين Edar عبر الغشاء ، وبالتالي إنشاء مقاييس أقل على سطح جلد Sa (ملف إضافي 7: الشكل S29). من قبيل الصدفة ، هناك جينان مهمان ، خروف 3 و Col7a، أيضًا من جينوم Sa ، مما قد يتسبب في حدوث خلل في التثبيت بين البشرة والأدمة ، مما يؤدي إلى الاحتكاك وهشاشة الجلد [38 ، 39] في غطاء المقياس.

فقدان السمع المحتمل في Sa

يعد سماع أسماك الكهف أمرًا مثيرًا للاهتمام ولكنه أقل دراسة من الوظائف الأخرى التي تمت مناقشتها أعلاه. وجدنا حذف MPv17 الجين ، الذي ذكرناه في القسم الخاص بالمهق ، قد يكون له أيضًا بعض التأثير في السمع. ذكرت دراسة سابقة ذلك MPv17عانت الفئران الناقصة من تنكس القوقعة وفقدان السمع الحسي العصبي في عمر شهرين [40]. جين آخر Ush2a، قد تغير أيضًا في Sa ، وخاصة موقعين للأحماض الأمينية ، R334S [41 ، 42] و V382A [43] (المشار إليها في المواقع البشرية) ، والتي قد تؤثر على التضفير وكودون الإنهاء (ملف إضافي 6: الشكل S19). لقد ثبت أن البروتين المشفر Ush يوجد في الغشاء القاعدي وقد يكون مرتبطًا بتطور الأذن الداخلية [44 ، 45]. قد تسبب هذه الطفرات في Sa الصمم الحسي العصبي. لا توجد تغييرات مماثلة في Sg و Sr (ملف إضافي 6: الشكل S22). تُظهر إعادة بناء مورفولوجيا غبار الأذن باستخدام التصوير المجهري للأشعة السينية السنكروترون بين هذه الأنواع الثلاثة أن السطح البطني لهذا الغبار في Sa شاذ بشكل خطير ، وقد زادت درجة التآكل بشكل واضح بالترتيب التالي: Sg & lt Sr & lt Sa (الشكل .4). يشير كل من تشريح المثانة الهوائية (ملف إضافي 7: الشكل S30) وأعداد الأرومات العصبية ومقاييس نظام الخط الجانبي للجذع (ملف إضافي 7: الشكل S31) أيضًا إلى أن هذه الأعضاء المرتبطة بالسمع في Sa لها درجات مختلفة من الضعف . أشارت بياناتنا معًا إلى أن الأنواع المقيدة بالكهوف Sa ربما تكون قد قللت من حاسة السمع ، والتي يمكن أن تكون مماثلة لتلك الموضحة في أسماك الكهف الغمش. علاوة على ذلك ، اقترحت مقارنة توزيع الأرومات العصبية على الرأس (الشكل 4) أيضًا أن الاستجابة للاهتزاز من هذه الأنواع الثلاثة كانت Sg & gt Sr & gt Sa ، والتي تختلف عن النمط العام في أستياناكس [47].

أنا توزيعات الأرومات العصبية السطحية على الرأس و ثانيًا مورفولوجيا غبار الأذن الكيس في الأذن الداخلية بين الثلاثة Sinocyclocheilus محيط. تمثل الأرومات العصبية السطحية بعد تلطيخ DASPEI من اللوحات I- (a-c) و I- (d-f) و I- (g-i) Sg و Sr و Sa ، على التوالي. تُظهر الصور من اليسار إلى اليمين المنظر الجانبي والمنظر الظهري والمنظر البطني. توضح هذه الأرقام أن أعداد الأرومات العصبية في الأسماك البالغة تنخفض بالترتيب التالي: Sg & gt Sr & gt Sa. تم إعادة بناء مورفولوجيا غبار الأذن على أساس التصوير المجهري للأشعة السينية السنكروترونية. تمثل اللوحات II- (a-c) و II- (d-f) و II- (g-i) Sg و Sr و Sa على التوالي. تُظهر الصور من اليسار إلى اليمين موقع حصوات الأذن الداخلية في الأذن الداخلية ، والمنظر الظهري والمنظر البطني لمورفولوجيتها. إن الجزء البطني من غبار الأذن الكيس في Sa منحرف بشكل خطير ، مع حفرة مركزية عميقة وموسعة ، محاطة بتلم جانبي آخر. درجة زيادة التآكل بالترتيب التالي: Sg & lt Sr & lt Sa. شريط النطاق: 1 مم

استجابات مناعية مختلفة لموائل معينة

قد تكون الأنشطة المناعية لـ Sa أقل من نظيراتها في epigean لأنها تعيش على الأرجح في بيئة ميكروبية أقل تنوعًا. حقيقة أن Sa أكثر عرضة للإصابة بالمرض في الأسر قد تدعم هذا الاستنتاج (بيانات غير منشورة). وجدنا نسخًا أقل نسبيًا من الجينات المناعية في Sa عند مقارنتها مع تلك الموجودة في Sg و Sr (ملف إضافي 2: الجدول S22). ومع ذلك ، هناك مجموعة مناعية فطرية مهمة ، وهي Tlr عائلة الجينات (مستقبلات الرسوم) ، أظهرت درجة معينة من التوسع في Sa (ملف إضافي 2: الجدول S23) ، من خلال تكرار Tlr8 و TLR18 في جينوم سا. يشير هذا إلى أن هذه الأنواع الثلاثة ربما تكون قد طورت أنشطة مناعية تفاضلية للمناعة الفطرية والمناعة التكيفية وفقًا لموائلها المختلفة. ومن المثير للاهتمام ، أن Sr الذي يعيش في الكهوف كان لديه عدد نسخ من الجينات المناعية أكبر بكثير من Sg و Sa (ملف إضافي 2: الجدول S22) ، والذي قد يكون نتيجة للتكيف مع العناصر غير المتجانسة بين موائل epigean و hypogean ، كما هو موجود في النطاط البرمائي [48].

عدم وجود إيقاعات نهارية

ذكرت الأبحاث السابقة أن بعض أسماك الكهف تفتقر إلى الإيقاعات النهارية عندما تعيش في ظلام دائم [49]. على سبيل المثال ، سكان الكهوف ألف مكسيكي لديهم نمط ظاهري من قلة النوم مقارنة بأقاربهم السطحيين [50]. وجدنا أن كلا نسختين من Skp1 في Sa يحتوي على عمليات حذف في الطرف N من البروتين الخاص به (ملف إضافي 6: الشكل S24). نظرًا لأن Skp1 هو أحد مكونات مجمع البروتين Skp1-Cul1-Fbxl3 (SCF) ، ومركب SCF هو الأكثر صلة بآلية ساعة الثدييات [51] ، فإن عمليات الحذف في Skp1 قد تؤدي إلى بعض الخلل الوظيفي في SCF ، مما يشير إلى إيقاعات الضوء الأضعف في Sa. في هذه الأثناء ، أظهر التحليل النسخي للعين أن مستويات التعبير عن جينات مسار الإيقاع تنخفض بالترتيب Sg & gt Sr & gt Sa (ملف إضافي 2: الجدول S28 وملف إضافي 6: الشكل S26).

خصوبة منخفضة في سا

على الرغم من أن الخصوبة المنخفضة غالبًا ما يُفترض أنها طبيعية في أنواع الكهوف [4] ، إلا أن هناك القليل من الأدلة التجريبية ، ويبدو أن مستويات الخصوبة المختلفة بين أشكال السطح والكهوف تبدو في بعض الأحيان من مواد بلاستيكية (على سبيل المثال [52]). نحن لا نعرف أي دراسة عن خصوبة مسكن الكهوف Sinocyclocheilus محيط. أشار تحليلنا للخصوبة المطلقة (عدد البيض الناضج) لـ Sg و Sa (2،402.9 ± 881.9 في Sg [53] مقابل 143 ± 116 في Sa (العد من أربع عينات مع بيض ناضج في هذه الدراسة)) إلى أن الخصوبة في كهف Sinocyclocheilus الأنواع أقل بكثير من متجانسات السطح. ومن المثير للاهتمام أن أحد الجينات ذات الصلة Creb3l4، تم العثور عليه في الجينوم Sa. تم الإبلاغ عن ذلك Creb3l4 يمكن أن ينظم التعبير عن الجينات المطلوبة لبقاء الخلايا الجرثومية ، على الرغم من أنه غير كافٍ لتعطيل الخصوبة الطبيعية في الفئران [54].

تحسين الذوق

يتم تحسين براعم التذوق في بعض أسماك الكهوف ، مثل أستياناكس [55]. طبقنا التسلسلات الجينية المتعلقة بالذوق من أسماك الزرد على BLAST على الثلاثة Sinocyclocheilus الجينوم ، ووجدوا بشكل غير متوقع أن جينًا واحدًا لمستقبلات الذوق ، وهو Tast1r2-1، تم توسيعه بشكل كبير (أربعة أضعاف تقريبًا) وعامل نسخ مهم واحد ، و Prox1 الجين ، ثلاث نسخ في هذه الأنواع الثلاثة مقارنة مع الزرد (ملف إضافي 8: الجدول S29). ومع ذلك ، إذا كانت هذه التوسعات مرتبطة بتحسين الذوق بشكل عام في الثلاثة Sinocyclocheilus الأنواع (القاعية والمفضلة للكهوف) ما زلنا بحاجة إلى مزيد من الاختبارات. بعض جينات مستقبلات الذوق مثل Tas1r1 و Tas2r200-2، على وجه التحديد في جينوم Sa (مقابل Sg و Sr) (ملف إضافي 8: الجدول S29) ، مما يشير إلى تحسن إضافي في حاسة التذوق في Sa المقيد بالكهف. أشارت دراسة أولية لتوزيع براعم التذوق داخل فكي هذه الأنواع الثلاثة أيضًا إلى أن أعدادها تزداد في تسلسل من Sg & lt Sr & lt Sa (ملف إضافي 7: الشكل S32).


المواد والأساليب

اقتناء المواد وتسلسلها

عينات من م. quadrilineatus تم جمعها ميدانيًا من Yale West Campus ، West Haven ، CT ، الولايات المتحدة الأمريكية ، بتاريخ Symphyotrichum lanceolatum (أستراسيا). تم التعرف على العينات وفقًا لـ Kwon (1988) ومع موضع الميتوكوندريا الشريطي Cytochrome Oxidase I (بعد Le Roux و Rubinoff 2009). من أجل تأكيد ارتباط البكتيريا للأنساب البكتيرية المستهدفة ، تم إجراء تهجين الفلورسنت الكامل في الموقع بعد Koga et al. (2009). تم تصميم مجسات الفلورة على النحو التالي: Bet940 (5′-TTAATCCACATCATCCACCG-3) للبكتيريا Betaproteobacteria المسمى بتعديل مسبار 5 AlexaFlour-555 ، و Sulc664R (5′-CCMCACATTCCAGMTACTCC-3 ′) من أجل سولسيا، المسمى بتعديل 5 ′ AlexaFlour-647 (Invitrogen). باختصار ، تم تشريح العينات في 70٪ EtOH ، وتم تثبيتها في محلول Carnoy ، وحضنت في بيروكسيد الهيدروجين الكحولي لمدة أسبوعين. تم بعد ذلك شطف المادة وتخزينها في إيثانول بنسبة 100٪ ، وترطيبها في PBSTx ، وشطفها بمحلول تهجين مؤقت. تم تحضين العينات في محلول مسبار تهجين ، يحتوي على تحقيقات oligo و DAPI counterstain. تم تصوير العينات باستخدام مجهر نيكون Eclipse TE2000-U epifluorescence (الشكل 2).

التألق في الموقع التهجين من بكتيريا Macrosteles quadrilineatus (Cicadellidae: Deltocephalinae) ، مسكن سولسيا مويليري (البكتيريا الخضراء) ، و Nasuia deltocephalinicola (بكتيريا Betaproteobacteria الحمراء). يظهر التألق الأزرق الحمض النووي المضيف. (أ) توطين الجراثيم على طول قطاعات البطن الأمامية الوحشية. (ب) يتكون الجراثيم المشرحة من نوعين متميزين من الخلايا البكتيرية سولسيا-ALF و ناسويا-ALF. تساوي القضبان البيضاء 100 ميكرومتر (أ) و 50 ميكرومتر. (ب) ملحوظة. تألق ذاتي أحمر للصفائح الصدرية المضيفة.

التألق في الموقع التهجين من بكتيريا Macrosteles quadrilineatus (Cicadellidae: Deltocephalinae) ، مسكن سولسيا مويليري (البكتيريا الخضراء) ، و Nasuia deltocephalinicola (بكتيريا Betaproteobacteria الحمراء). يظهر التألق الأزرق الحمض النووي المضيف. (أ) توطين الجراثيم على طول الأجزاء البطنية الأمامية الوحشية. (ب) يتكون الجراثيم المشرحة من نوعين متميزين من الخلايا البكتيرية سولسيا-ALF و ناسويا-ALF. تساوي القضبان البيضاء 100 ميكرومتر (أ) و 50 ميكرومتر. (ب) ملحوظة. تألق ذاتي أحمر للصفائح الصدرية المضيفة.

تم تجميع عشر حشرات فردية لتسلسل الحمض النووي الجيني (gDNA). تم استخراج إجمالي جدنا باستخدام مجموعة استخراج Qiagen DNeasy (Qiagen Corp.) في حجم 50 ميكرولتر. تم إجراء التسلسل الجيني باستخدام منصة MiSeq الخاصة بشركة Illumina. تم تقطيع gDNA إلى أحجام إدراج مكتبة تبلغ 500 نقطة أساس ، وتم إجراء تضخيم المكتبة (ثماني دورات تفاعل البلمرة المتسلسل [PCR]) باستخدام بوليميراز عالي الدقة (KAPA Bio HiFi) لتقليل المشكلات المعروفة للتضخيم المتحيز في جينومات AT-rich symbiont ( Aird et al. 2011 Sloan and Moran 2012a). تم تسلسل المكتبة المعدة باستخدام اتجاه طرفي مزدوج على حارة 2 × 250 نقطة أساس. تم إعداد المكتبة وتسلسلها في مركز ييل لتحليل الجينوم.

المجسم

نظرًا لأن العينات المتسلسلة تشتمل على مزيج ميتاجينوم معقد من المتعايشات المضيفة والبكتيرية ، فقد طبقنا نهجًا متعدد المستويات لإنتاج contigs الأولي للجينوم ، وجمع القراءات البكتيرية المرتبطة ، وإعادة تجميع السقالات وتحسينها (Sloan et al. 2013). تم إجراء تجميع المرور الأول في 1/16 من بيانات القراءة (1،937،157 قراءة) باستخدام Velvet v1.2.08 بطول كيلومتر يبلغ 63 (Zerbino and Birney 2008). أعادت مجموعة الجينوم بالكامل ما يقرب من 12000 كونتيجيز أكبر من 500 نقطة أساس ، وكان معظمها منخفضًا نسبيًا في تغطية kmer. أنتج Velvet 10 contigs كبير يزيد طوله عن 10 كيلو بايت ، والتي تم تحديدها باستخدام عمليات البحث BlastN مقابل قاعدة بيانات NCBI nr. تم تخصيص أكبر ثلاثة contigs ، واحد في 190 كيلو بايت واثنان في ∼56 كيلو بايت ، بشكل لا لبس فيه إلى سولسيا و Betaproteobacteria ، على التوالي (الشكل التكميلي S1 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت). نشير فيما بعد إلى هذه الأنساب المتكافئة باسم سولسيا-ALF (من Aster Leafhopper) و ناسويا-ALF.تمثل contigs الكبيرة المتبقية الحمض النووي النووي للحشرات وجينوم الميتوكوندريا الكامل.

لإزالة القراءات المشتقة من التعايش من إجمالي مجموعة القراءة ، تم تعيين البيانات إلى contigs Velvet باستخدام SOAP2 v2.21 (الإعدادات: -m 10 - × 1000 -g 3 -r 2 Li et al. 2009). تم بعد ذلك إعادة تجميع قراءات التعايش المعزولة باستخدام MIRA (Chevreux et al. 1999) مع ضبط حجم الإدخال المزدوج على 100-600 زوج قاعدي وإعدادات الجودة العادية. أكدت MIRA سقالة 190 كيلو بايت من سولسيا-ALF ، لكن كسر ناسوياتسلسل -ALF إلى ثلاثة contigs كبيرة: 12 و 42 و 54 كيلو بايت. أنتجت MIRA أيضًا كونتيج 5 كيلو بايت بما في ذلك تكرار ترادفي 1.1 كيلو بايت تم تجميعه مع نهايتي أكبر كونتيجين ، متداخلة مع كل طرف بأكثر من 450 نقطة أساس. تم تجميع contigs Velvet و Mira في سقالة إجماع تملأ معظم الأقسام الغامضة التي قدمتها Velvet (على سبيل المثال ، سلاسل Ns). هذا دمج أكبر اثنين ناسويا-ALF contigs ، مع ترك سقالتين كبيرتين بطول 102 كيلو بايت و 12 كيلو بايت. تم تجميعها باستخدام تسلسل PCR و Sanger (الاشعال: 98836F-ACGCCGCCGAGAATAAGTG و 100182R-ATACACAACGCGCCCTTCG). الأطراف المتبقية من ناسويااحتوت سقالة ALF على 400 نقطة أساس متداخلة والتي كانت مدعومة بشكل أكبر ببيانات القراءة ذات النهاية المزدوجة التي تربط الطرفين.

لتقييم جودة السقالات المدمجة ، لتحسين مجموعات الجينوم ، ولتحديد التغطية الشاملة لجينومات المتعايش ، تم تعيين بيانات القراءة الإجمالية للسقالات المتعايشة باستخدام SOAP2. تم تشغيل قراءة الخرائط بشكل متكرر حتى تقاربت على خريطة الجينوم المتفق عليها ، باستخدام نصوص Perl مخصصة (Sloan and Moran 2012a). هذا indels المصحح واستبدالات الزوج الأساسي داخل التجميعات الأولية. للتحقق من التغطية الكاملة للجينومات البكتيرية الدائرية ، تم كسر السقالات وإعادة توجيهها وإعادة تخطيط القراءات لتأكيد الإغلاق. سولسيا- كانت تغطية القراءة ALF موحدة نسبيًا ، بينما ناسويا-كشف رسم خرائط ALF عن ارتفاع في التغطية بمقدار 3 أضعاف تقريبًا ، بدءًا من موضع النوكليوتيدات 55،964 ، ودعم منطقة التكرار المحتملة التي جمعتها ميرا. التكرار 1.1 كيلو بايت كبير جدًا للتحقق من قراءة 250 نقطة أساس ، لذلك تم استخدام تضخيم PCR وتسلسل Sanger للمنطقة لتأكيد الحدود التي انكسر فيها التجميع في البداية (الاشعال: 55201F-ATTCGCCTCATCCCCTCTCG + 56233R-AGCCATAACCTTTTGCGTCGT) ولتأكيد وجود تكرار داخلي مع بادئات عكسية (بادئات: 56954F-AAATTAAGAGAGCTAGG + 56087R-TTTAACATCTATCGCTTG). من الصعب التحقق من عدد نسخ التكرارات الجينومية ومن المحتمل أن يختلف داخل مضيفات الحشرات وداخل المتعايشات التي تكون متعددة الصيغ الصبغية (انظر Woyke et al. 2010) ، كما هو موضح في بورتيرا، التعايش الداخلي للذباب الأبيض (سلون وموران 2013). وهكذا ، فإن الجينوم الذي تم الإبلاغ عنه يتضمن نسخة واحدة من الفكرة المتكررة التي تم وضع علامة عليها بتعليق توضيحي متكرر.

لتحديد ما إذا كانت المتعايشات الأخرى موجودة في العينات ، وللبحث عن احتمال عدم تكاملها سولسيا-ALF و ناسويا-ALF ، تم التعرف على contigs المخملي الذي يزيد طوله عن 500 نقطة أساس باستخدام عمليات البحث Blastx المترجمة مقابل قاعدة بيانات NCBI nr وصنفها تصنيفيًا باستخدام MEGAN4 (Huson et al. 2011). تم وضع الغالبية العظمى من القراءات في مجموعات الحشرات أو كانت غير قابلة للتخصيص ، ومن المحتمل أن تمثل هذه القراءات مناطق جينومية عالية النسخ. كانت أربعة وعشرون كونتيجًا (طولها 500-700 نقطة أساس) متطابقة مع مناطق جينوم Arsenophonus nasoniae (بكتيريا Gammaproteobacteria). أرسينوفونوس عبارة عن مجموعة من المتعايشات البكتيرية الموجودة في العديد من مجموعات الحشرات وفي بعض النباتات (Nováková et al.2009). بالنظر إلى contigs الجينومي المجزأ للغاية ل أرسينوفونوس وتغطيتها النسبية المنخفضة ، فمن غير المرجح أن تمثل تكافؤًا أوليًا إلزاميًا ماكروستيليس.

شرح الجينوم

تم عمل التعليقات التوضيحية للمرور الأول باستخدام خطوط أنابيب RAST ومعهد الجينوم المشترك IMG ER (عزيز وآخرون ، 2008 ماركويتز وآخرون ، 2009) ، باستخدام جدول الترجمة البكتيرية العام. أنتجت خطوط الأنابيب هذه كاملة نسبيًا سولسيا-ALF تسلسل الجينوم ، لكنه أسفر عن العديد من إطارات القراءة المفتوحة القصيرة غير المحددة (ORFs) لـ ناسويا-ALF. أشارت الأبحاث السابقة إلى أن الجينوم الصغير لـ هودجكينيا و Zinderia استخدم شفرة جينية بديلة أعادت تعيين كودون إيقاف UGA لتريبتوفان (McCutcheon et al. 2009b McCutcheon and Moran 2010). لمعرفة ما إذا كان هذا هو الحال بالنسبة ل ناسويا، تم استخدام Glimmer3 للتنبؤ بمناطق الترميز باستخدام جدول الترجمة المعدل 4 (Delcher et al.2007). أدى استخدام الجدول البديل إلى تمديد العديد من جينات ترميز البروتين التي تم اقتطاعها سابقًا إلى أطوالها المتوقعة ، مما يوفر دليلًا قويًا على أن ناسويا يستخدم UGA Stop → Trp recoding. تستخدم العديد من الجينات أكواد UGA-Trp في UGG-Trp المحفوظة في الأنواع الأخرى ذات الكود البكتيري القياسي (على سبيل المثال ، أنا, rpoB, dnaN، إلخ ، انظر أيضًا McCutcheon and Moran 2010). تم فحص جميع الجينات المستنبطة لكل من المتكافلين يدويًا ورعايتها باستخدام عمليات البحث phmmer و hmmerscan مع قواعد البيانات المتاحة (NCBI nr و TIGRfam و SwissProt و Pfam) في HMMER3 (Finn et al. 2011). تم استخدام قواعد بيانات EcoCyc و KEGG بشكل أكبر لتحديد مسارات الجينات ووظائفها (Moriya et al. 2007 Keseler et al. 2011). تم تحديد مناطق ترميز الحمض النووي الريبي باستخدام RNAammer و tRNAscan-SE والبحث في قاعدة بيانات Rfam (Schattner وآخرون 2005 Lagesen وآخرون 2007 Burge وآخرون 2012). تم شرح الجينوم يدويًا باستخدام Geneious Pro v5.5.8 (Drummond et al. 2010).

علم الوراثة

لاستنتاج علاقات النشوء والتطور ناسويا-ALF ، استخدمنا Phyla_Amphora2 ، التي تحدد العلامات الجينومية المحفوظة وتحاذيها من مجموعة من الجينات الخاصة باللجوء (Wang and Wu 2013). تم تحديد أخصائيو تقويم العظام باستخدام مسح علامة Amphora باستخدام HMMER3 (القيمة الإلكترونية المقطوعة 0.01) ، والتي ولّدت محاذاة 42 جينًا من الأحماض الأمينية (حوالي 10 آلاف عمود) لـ 102 نوع بيتابروتيوبكتيري (الجدول التكميلي S1 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت). المتعايش Betaproteobacterial من البق الدقيقي بلانوكوكوس سيتري, Tremblaya princeps (تم وضعه في Betaproteobacteria: Burkholderiaceae انظر Alves et al. 2013) ، لم يتم تضمينه في التحليل لأن العديد من جيناته كانت مفقودة واستبعدت عتبة المطابقة لدينا ما يقرب من نصف الجينات المتاحة. تم اختيار أربع مجموعات خارجية من بكتيريا Gammaproteobacteria و Alphaproteobacteria ، وتم استخراج الجينات المتماثلة باستخدام عمليات بحث Blastp. تمت محاذاة مجموعات الجينات الفردية باستخدام MAFFT v7.017 مع نموذج L-INS-i (Katoh و Standley 2013) ، وتم تنسيقها يدويًا لإزالة الفجوات الكبيرة والمناطق المحاذاة بشكل غامض. تم تحديد نماذج استبدال احتمالية الأحماض الأمينية لكل مصفوفة جينية باستخدام ProtTest3 (Darriba et al. 2011). تم استنتاج أشجار النشوء والتطور باستخدام معايير الاحتمالية القصوى باستخدام RAxML v7.4.4 (Stamatakis 2006). تم تقسيم المصفوفة المتسلسلة بواسطة الموضع وتعيين نموذج الأحماض الأمينية المعتمد على GTR الخاص بالجينات. تم إجراء عمليات بحث عن الأشجار لـ 1000 عملية تمهيد مع بحث نهائي أقصى احتمالية.


من خلال استكشاف الجينوم ، يمكننا تطوير فهم بيولوجي أكثر تفصيلاً لأنفسنا. تركز هذه الدورة على بناء معرفتك بالجينوم ، بما في ذلك مفاهيم الوراثة الجينية وكيفية انتقال السمات من جيل إلى آخر.

سوف تتعلم نوع المعلومات التي يوفرها الجينوم والآثار الاجتماعية والفلسفية للجينوم في المستقبل. إنه أمر مشجع ، ولكن ليس مطلوبًا ، بالنسبة لك لإكمال "سبب أهمية علم الأحياء: المفاهيم الأساسية قبل هذه الدورة التدريبية.

0:13 تخطي إلى 0 دقيقة و 13 ثانية في كثير من الأحيان نقرأ في الصحف أو في المجلات المعلومات التي لها أساس بيولوجي وللأسف لا نفهم بشكل كافٍ ما يجري للحصول على رأي نقدي. كلمات مثل الحتمية الجينية ، الاستنساخ ، التلاعب الجيني ، الكائنات المعدلة وراثيًا (GMOs) ، محاربة الموت ، تحسين النسل ، الانتقاء الاصطناعي ، وراثة الذكاء ، تطور السلوك ، الطب الشخصي ... موجودة في بيئتنا ، لكن تفسيرها يحتاج إلى بعض المعرفة التي قد لا يكون لدينا.

0:57 تخطي إلى 0 دقيقة و 57 ثانية في MOOC الأول ، "المفاهيم الأساسية" كنا نهدف ، بلغة واضحة ومركزة ، لشرح أساسيات العمليات البيولوجية الرئيسية ، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا آثارها الاجتماعية والأخلاقية. كهدف عام ، كنا نعتزم توفير الأساس لفهم بيولوجي للبشر ، من أجل الإجابة على الأسئلة التي تأتي من خارج علم الأحياء والتي لدى علم الأحياء إجابة. في هذه الدورة التدريبية الثانية "الجينوم وأنت" ، نعتزم التركيز على الأسئلة المحددة التي قد توفرها المعرفة التي لدينا حول الجينوم لدينا ، أو ، على الأقل ، طريقة للحصول على فهم عميق لأنفسنا. نبدأ بالمفاهيم الأساسية للوراثة الجينية وكيف تنتقل السمات من جيل إلى آخر.

1:53 تخطي إلى دقيقة واحدة و 53 ثانية ثم نقوم بعمل عرض تكبير / تصغير على الجينوم ، بدءًا من شرح جينوم فرد واحد (الجينوم الخاص بي ، في هذه الحالة) والانتقال بعيدًا إلى الجينوم في العائلة ، في المجتمع ، في الطب الشرعي ، في السكان وفي كل البشر يحاولون فهم المعلومات التي يوفرها الجينوم وحتى المشكلات القادمة من قواعد البيانات التي لدينا بالفعل حول المعلومات الجينية لعدد كبير من الأفراد. إن التلاعب بالجينومات والآثار الاجتماعية والفلسفية لمعلومات الجينوم يغلق الدورة.

2:35 تخطي إلى دقيقتين و 35 ثانية قد تكون مهتمًا بالدورة كمواطنين بسيطين: العديد من الشؤون الإنسانية لها آثار تتعلق بجينومنا ومعرفته. ولكن أيضًا لأن العديد من التخصصات يجب أن تأخذ في الاعتبار القواعد البيولوجية للبشر والتضمين الذي توفره معرفة الجينوم. نقترح أن نقبل ونفهم أننا متجذرون في بيولوجيتنا ، في حمضنا النووي. سيسمح هذا بالحصول على نظرة أعمق على أنفسنا والعالم من حولنا.


استنتاج

جينومات الميتوكوندريا الخطية والبلازميدات شديدة التأثر بتضاعف الجينات الفرعية والتجانس. من المحتمل أن تكون هذه الأحداث الطفرية نتاجًا للتحويل الجيني المتكرر بين نهايات كروموسومات العضية ويبدو أنها تحدث بشكل متكرر أكثر في الحمض النووي للعضيات التي تؤوي كميات كبيرة من تنوع الموقع الصامت. النتائج المعروضة هنا توازي تلك التي تم الحصول عليها من دراسات حول تحويل الجينات في التيلوميرات الفرعية لمختلف الجينومات النووية والتكرارات المقلوبة للحمض النووي للبلاستيدات الخضراء (Goulding 1996) ، وفي النهاية تسلط الضوء على قوة تحويل الجينات في تشكيل بنية جينوم العضية.


ملخص الطرق

تسلسل الحمض النووي

تم استخدام ستة A17 BAC ومكتبة fosmid لإنشاء Mt3.5 (الجدول التكميلي 1). تمت معالجة معظمها بواسطة تسلسل Sanger المقترن من مكتبات بنادق من 3 إلى 6 كيلو بايت. تم تنزيل التسلسلات في فبراير / مارس 2009 باستخدام السقالات التي تم إجراؤها عن طريق محاذاة جميع نهايات BAC و fosmid مقابل contigs ثم تثبيتها وترتيبها بشكل أساسي عن طريق التعيين البصري. بشكل منفصل ، تم إنشاء 25 مليار زوج أساسي (Gb) من تسلسل Illumina باستخدام إدخالات قصيرة (375 nt) بالإضافة إلى 2.1 جيجا بايت من مكتبة أزواج رفيعة بسعة 5 كيلو بايت ، ثم تم تجميعها باستخدام CLCbio (//www.clcbio.com) و Soap (http://soap.genomics.org.cn/).

تسلسل الحمض النووي الريبي

تم استخدام خمسة أنسجة لتحليل تسلسل الحمض النووي الريبي مع ∼ 10 ملايين قراءة من Illumina 36-bp لكل مكتبة (الجدول التكميلي 12). تم استخدام ثلاثة أنسجة لتحليل الحمض النووي الريبي الصغير مع 3 ملايين قراءة لكل مكتبة Illumina (الأشكال التكميلية 17-18 ، الجدول التكميلي 16 والبيانات التكميلية 9).


أحجام الجينوم

جينوم الكائن الحي هو مجموعة كاملة من الجينات التي تحدد كيفية تطور النمط الظاهري (في ظل مجموعة معينة من الظروف البيئية). بهذا المعنى ، إذن ، ثنائي الصيغة الصبغية الكائنات الحية (مثلنا) تحتوي على جينومين ، أحدهما موروث من أمنا والآخر من أبينا.

يعرض الجدول أدناه مجموعة مختارة من أحجام الجينوم التمثيلية من قائمة الكائنات الحية سريعة النمو التي تم تسلسل جينوماتها.

على الرغم من نودوم Psilotum (يطلق عليه أحيانًا "السرخس الخفقي") هو نبات أبسط بكثير من نبات الأرابيدوبسيس (لا يحتوي على أوراق أو أزهار أو فاكهة حقيقية) ، فهو يحتوي على 3000 مرة من الحمض النووي. لا أحد يعرف السبب ، لكن 80٪ أو أكثر منه كذلك الحمض النووي المتكرر لا تحتوي على معلومات وراثية. هذا هو الحال أيضًا بالنسبة لبعض البرمائيات ، التي تحتوي على 30 ضعفًا من الحمض النووي كما لدينا ، ولكنها بالتأكيد ليست معقدة بمقدار 30 مرة.

يُطلق على الكمية الإجمالية للحمض النووي في الجينوم أحادي الصيغة الصبغية اسمها قيمة C. يسمى عدم وجود علاقة متسقة بين قيمة C وتعقيد الكائن الحي (على سبيل المثال ، البرمائيات مقابل الثدييات) مفارقة القيمة C.

ليست كل الجينات لا غنى عنها.

العلماء في معهد أبحاث الجينوم (المعروف الآن باسم معهد J.Craig Venter) الذين حددوا المفطورة التناسلية تبع التسلسل هذا العمل عن طريق التدمير المنهجي لجيناته (عن طريق تحويرها بإدخال) لمعرفة أي منها ضروري للحياة وأيها يمكن الاستغناء عنه. من بين 485 جينة مشفرة للبروتين ، خلصوا إلى أن 381 جينة منها فقط ضرورية للحياة. وبعبارة أخرى ، فإن فقدان أي من الـ 381 هو خسارة قاتلة لأي واحد من الآخرين ليس كذلك. (هذا لا يعني أن جميع احتياجات الكائن الحي هي تلك 381 و [مدش] انظر "جينوم أدنى؟" أدناه.)

باستخدام تقنيات مماثلة ، وجدت ثلاث مجموعات مؤخرًا أن حوالي 10٪ فقط من الجينات في الجينوم البشري (

2000 منهم) حتى تنمو الخلايا البشرية بنجاح في الثقافة. تقوم هذه الجينات بترميز البروتينات للوظائف الأساسية مثل التحكم في دورة الخلية وتكرار الحمض النووي ونسخ الحمض النووي وترجمة الحمض النووي الريبي. يمكن للخلايا أن تتسامح مع فقدان أي من الخلايا الأخرى

18000 جين. وهكذا يبدو أن للجينوم البشري مسارات زائدة يمكن أن تعوض في كثير من الأحيان عن فقدان جين واحد على الأقل بالنسبة للخلايا التي تنمو في المزرعة. ربما يتضح أن البعض الآخر ضروري لتطوير وعمل أنواع مختلفة من الخلايا المتمايزة في الجسم السليم.

جينوم ضئيل؟

في مارس 2016 ، أفاد العاملون في معهد J.Craig Venter أنهم قد صنعوا سلالة من الميكوبلازما تحتوي فقط على 473 جينًا. هذا الكائن الاصطناعي ، الذي ينمو بقوة في الثقافة ، يحمل الآن الرقم القياسي لأصغر جينوم لكائن حي حر.


نتائج ومناقشة

تم عزل SDSE 167 ، الذي يحمل مستضد Lancefield من المجموعة C ، من مريض بشري مصاب بالعدوى الغازية في عام 2003. وجدنا أنه كان أكثر سلالات SDSE ضراوة معزولة باستخدام LD50 9.6 × 10 5 CFU / mouse في مجموعة SDSE الخاصة بنا التي تحتوي على LD50 تتراوح القيم من 9.6 × 10 5 إلى 4.5 × 10 7 CFU / mouse (الجدول التكميلي S1 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت).

يتكون جينوم SDSE 167 من كروموسوم دائري واحد يبلغ 2076397 نقطة أساس بمتوسط ​​محتوى GC يبلغ 39.57٪ (الشكل 1 والجدول 1). تبين أن الكروموسوم يحتوي على إجمالي 2223 جينًا لترميز البروتين ، و 56 جينًا من الحمض الريبي النووي النقال لجميع الأحماض الأمينية. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الكروموسوم على عنصرين شبيهين بالبروفيج (الشكل 1 والجدول 2). لتحليل العلاقة التطورية لـ SDSE 167 مع سلالات SDSE الأخرى ، تمت مقارنة بيانات الجينوم الكاملة لسلالات SDSE الخمس المدرجة في الجدول 1 ، بما في ذلك 167 ،. أشار تحليل تغطية الجينوم باستخدام خوارزمية Blast إلى أن ما يقرب من 90 ٪ من الجينوم مشترك بين سلالات SDSE الخمس (الجدول التكميلي S3 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت). أظهر تحليل إعادة ترتيب الجينوم عدم وجود دليل على إعادة التركيب الهائل بين سلالات SDSE هذه (الشكل 2أ). توجد بعض المناطق التي تظهر التنوع في مناطق النبوة ، حيث أدى حذف مناطق النبوة من التحليل إلى تقليل إعادة الترتيب (الشكل 2)ب). سمح الاستقرار النسبي للجينومات الكاملة لسلالات SDSE بمحاذاة وتحليل التطور التطوري لـ SDSE باستخدام تسلسل الجينوم الكامل. أشار هذا التحليل الوراثي باستخدام BEAST ، المصمم لإعادة بناء التاريخ التطوري بمرور الوقت من عينات تسلسل الحمض النووي باستخدام نهج ما بعد الاحتمالية (Drummond and Rambaut 2007) ، إلى أن المسافة الجينية البالغة 167 بعيدة نسبيًا عن الآخرين ، مما يشير إلى أن معظم ظهر سلف مشترك حديث لجميع سلالات SDSE الخمس منذ حوالي 446 عامًا (شكل 3أ). تم الحصول على نفس النتائج بشكل أساسي من تحليل تسلسل الجينوم الأساسي ، بعد حذف مناطق الملتهمة (الشكل 3).ب).

التمثيل الدائري لجينوم العقدية dysgalactiae subsp. التوازن سلالة 167. الدائرة 1 (الدائرة الخارجية) تشير إلى المسافات من الأصل المفترض للنسخ المتماثل. تُظهر الدوائر 2 و 3 CDS مشروحة مشفرة بواسطة خيوط الكروموسومات الأمامية (باللون الأزرق الفاتح) والعكس (الوردي) ، على التوالي. الدائرة 4 توضح rrs أوبرا. الدائرة 5 توضح النبوات (الخضراء). تُظهر الدائرة 6 مناطق فريدة موجودة في 167 بخلاف العاثيات ، بما في ذلك مناطق ترميز الإنزيمات المشاركة في نقل السكر واستقلاب السكر ومنطقة FCT. تظهر الدائرة 7 (الدائرة الداخلية) محتوى G + C مع أكثر وأقل من المتوسط ​​(0.40) باللون الأرجواني والبني ، على التوالي.

التمثيل الدائري لجينوم العقدية dysgalactiae subsp. التوازن سلالة 167. الدائرة 1 (الدائرة الخارجية) تشير إلى المسافات من الأصل المفترض للنسخ المتماثل. تُظهر الدوائر 2 و 3 CDS مشروحة مشفرة بواسطة خيوط الكروموسومات الأمامية (باللون الأزرق الفاتح) والعكس (الوردي) ، على التوالي. الدائرة 4 توضح rrs أوبرا. الدائرة 5 توضح النبوات (الخضراء). تُظهر الدائرة 6 مناطق فريدة موجودة في 167 بخلاف العاثيات ، بما في ذلك مناطق ترميز الإنزيمات المشاركة في نقل السكر واستقلاب السكر ومنطقة FCT. تظهر الدائرة 7 (الدائرة الداخلية) محتوى G + C مع أكثر وأقل من المتوسط ​​(0.40) باللون الأرجواني والبني ، على التوالي.

خرائط إعادة ترتيب الجينوم S. dysgalactiae subsp. التوازن 167 مع أربع سلالات SDSE أخرى. تم إعداد خرائط إعادة ترتيب الجينوم مع الجينوم الكامل (أ) أو بعد حذف مناطق الملتهمة (ب) باستخدام الاستنساخ الجزيئي في السيليكو. تمت محاذاة التسلسلات من أصل النسخ المتماثل المتوقع لكل جينوم. يمثل اللون الأحمر والأخضر أعلى وأدنى هوية لمتواليات النوكليوتيدات ، على التوالي.

خرائط إعادة ترتيب الجينوم S. dysgalactiae subsp. التوازن 167 مع أربع سلالات SDSE أخرى. تم إعداد خرائط إعادة ترتيب الجينوم مع الجينوم الكامل (أ) أو بعد حذف مناطق الملتهمة (ب) باستخدام الاستنساخ الجزيئي في السيليكو. تمت محاذاة التسلسلات من أصل النسخ المتماثل المتوقع لكل جينوم. يمثل اللون الأحمر والأخضر أعلى وأدنى هوية لمتواليات النوكليوتيدات ، على التوالي.

أشجار السلالات البايزية من SDSE. تم تحضير أشجار النشوء والتطور مع جينومات كاملة (أ) أو بعد حذف مناطق الملتهمة (ب) باستخدام BEAST (Drummond and Rambaut 2007) وتصور باستخدام FigTree. يتم عرض الأعمار المقدرة للفروع الفرعية كقيم وسيطة. قيم ESS لجميع المعلمات في BEAST أكثر من 200. كانت قيمة الاحتمال اللاحق لكل فرع 1.

أشجار السلالات البايزية من SDSE. تم تحضير أشجار النشوء والتطور مع جينومات كاملة (أ) أو بعد حذف مناطق الملتهمة (ب) باستخدام BEAST (Drummond and Rambaut 2007) وتصور باستخدام FigTree. يتم عرض الأعمار المقدرة للفروع الفرعية كقيم وسيطة. قيم ESS لجميع المعلمات في BEAST أكثر من 200. كانت قيمة الاحتمال اللاحق لكل فرع 1.

توزيع النبوات بين سلالات SDSE والجينات التي تحملها كل نبوة

أضنى . Phage No. طول . أفضل ضربة للانفجار. تعليق .
167 Φ1 37,972 Streptodornase (شبكة التنمية المستدامة)
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتياز نضوج الرأس
recombinase الخاص بالموقع
منشط نصي مفترض
المفترضة C5 methylase MarMP1
بروتين ربط أحادي الخيط
منظم بديل مفترض
Φ2 18,822 معيب
AC-2713 Φ1 10,880 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 36,966 recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتياز ClpP
بروتين البوابة المفترض
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
ناقل
هيليكاز المفترضة
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ3 5,854 DNA سيتوزين ميثيلاز معيب
منظم النسخ
بروتين مثبط مفترض
Φ4 38,710 هيليكاز المفترضة
recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
أميداس
هولين
PblB
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
نوكلياز داخلي لعائلة HNH مع وحدة ربط DNA متوقعة في الطرف C.
ناقل
هيليكاز المفترضة
بروتين شبيه Phi APSE P51
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ5 14,532 معيب
Φ6 5,920 Csp معيب
الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
ATCC12394 Φ1 10,872 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 11,328 بروتين ملحق بوليميريز DNA معيب
Φ3 11,990 IMPB معيب
نوكلياز ميثيل ترانسفيراز مفترض
Φ4 28,611 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
GGS_124 Φ1 10,897 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 18,298 بروتين ربط الحمض النووي المفترض معيب
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
Φ3 41,484 الستربتودورناز
هيدروليز جدار الخلية معيب
بروتين الهولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
ربط الصفيحات البشرية المفترض
نوكلياز إندودوكسي ريبونوكلياز مفترض
إعادة التركيب المفترض
Φ4 10,774 recombinase الخاص بالموقع معيب
Φ5 35,572 المفترض ن-اسيتيل مورامويل- ألانين أميداز
هولين المفترض
نوكلياز إندودوكسي ريبونوكلياز مفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتين إعادة التركيب
Φ6 19,428 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة معيب
RE378 Φ1 8,852 هيليكاز المفترضة معيب
أضنى . Phage No. طول . أفضل ضربة للانفجار. تعليق .
167 Φ1 37,972 Streptodornase (شبكة التنمية المستدامة)
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتياز نضوج الرأس
recombinase الخاص بالموقع
منشط نصي مفترض
المفترضة C5 methylase MarMP1
بروتين ربط أحادي الخيط
منظم بديل مفترض
Φ2 18,822 معيب
AC-2713 Φ1 10,880 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 36,966 recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتياز ClpP
بروتين البوابة المفترض
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
ناقل
هيليكاز المفترضة
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ3 5,854 DNA سيتوزين ميثيلاز معيب
منظم النسخ
بروتين مثبط مفترض
Φ4 38,710 هيليكاز المفترضة
recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
أميداس
هولين
PblB
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
نوكلياز داخلي لعائلة HNH مع وحدة ربط DNA متوقعة في الطرف C.
ناقل
هيليكاز المفترضة
بروتين شبيه Phi APSE P51
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ5 14,532 معيب
Φ6 5,920 Csp معيب
الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
ATCC12394 Φ1 10,872 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 11,328 بروتين ملحق بوليميريز DNA معيب
Φ3 11,990 IMPB معيب
نوكلياز ميثيل ترانسفيراز مفترض
Φ4 28,611 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
GGS_124 Φ1 10,897 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 18,298 بروتين ربط الحمض النووي المفترض معيب
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
Φ3 41,484 الستربتودورناز
هيدروليز جدار الخلية معيب
بروتين الهولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
ربط الصفيحات البشرية المفترض
نوكلياز إندوديوكسي ريبونوكلياز مفترض
إعادة التركيب المفترض
Φ4 10,774 recombinase الخاص بالموقع معيب
Φ5 35,572 المفترض ن-اسيتيل مورامويل- ألانين أميداز
هولين المفترض
نوكلياز إندودوكسي ريبونوكلياز مفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتين إعادة التركيب
Φ6 19,428 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة معيب
RE378 Φ1 8,852 هيليكاز المفترضة معيب

ملاحظة: تم تحديد مناطق Prophage لسلالات SDSE باستخدام Prophage Finder (Bose and Barber 2006). تم تحليل البروتينات المشفرة بواسطة الدعامة بواسطة خوارزمية Blast ، مع سرد أفضل النتائج. يتم سرد نتائج Blast فقط التي لم يتم تصنيفها على أنها "بروتين افتراضي" في الجدول.

توزيع النبوات بين سلالات SDSE والجينات التي تحملها كل نبوة

أضنى . Phage No. طول . أفضل ضربة للانفجار. تعليق .
167 Φ1 37,972 Streptodornase (شبكة التنمية المستدامة)
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتياز نضوج الرأس
recombinase الخاص بالموقع
منشط نصي مفترض
المفترضة C5 methylase MarMP1
بروتين ربط أحادي الخيط
منظم بديل مفترض
Φ2 18,822 معيب
AC-2713 Φ1 10,880 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 36,966 recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتياز ClpP
بروتين البوابة المفترض
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
ناقل
هيليكاز المفترضة
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ3 5,854 DNA سيتوزين ميثيلاز معيب
منظم النسخ
بروتين مثبط مفترض
Φ4 38,710 هيليكاز المفترضة
recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
أميداس
هولين
PblB
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
نوكلياز داخلي لعائلة HNH مع وحدة ربط DNA متوقعة عند الطرف C.
ناقل
هيليكاز المفترضة
بروتين شبيه Phi APSE P51
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ5 14,532 معيب
Φ6 5,920 Csp معيب
الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
ATCC12394 Φ1 10,872 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 11,328 بروتين ملحق بوليميريز DNA معيب
Φ3 11,990 IMPB معيب
نوكلياز ميثيل ترانسفيراز مفترض
Φ4 28,611 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
GGS_124 Φ1 10,897 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 18,298 بروتين ربط الحمض النووي المفترض معيب
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
Φ3 41,484 الستربتودورناز
هيدروليز جدار الخلية معيب
بروتين الهولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
ربط الصفيحات البشرية المفترض
نوكلياز إندودوكسي ريبونوكلياز مفترض
إعادة التركيب المفترض
Φ4 10,774 recombinase الخاص بالموقع معيب
Φ5 35,572 المفترض ن-اسيتيل مورامويل- ألانين أميداز
هولين المفترض
نوكلياز إندوديوكسي ريبونوكلياز مفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتين إعادة التركيب
Φ6 19,428 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة معيب
RE378 Φ1 8,852 هيليكاز المفترضة معيب
أضنى . Phage No. طول . أفضل ضربة للانفجار. تعليق .
167 Φ1 37,972 Streptodornase (شبكة التنمية المستدامة)
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتياز نضوج الرأس
recombinase الخاص بالموقع
منشط نصي مفترض
المفترضة C5 methylase MarMP1
بروتين ربط أحادي الخيط
منظم بديل مفترض
Φ2 18,822 معيب
AC-2713 Φ1 10,880 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 36,966 recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
هولين
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتياز ClpP
بروتين البوابة المفترض
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
ناقل
هيليكاز المفترضة
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ3 5,854 DNA سيتوزين ميثيلاز معيب
منظم النسخ
بروتين مثبط مفترض
Φ4 38,710 هيليكاز المفترضة
recombinase الخاص بالموقع
هيدروليز جدار الخلية المفترض ، ليسين
أميداس
هولين
PblB
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
نوكلياز داخلي لعائلة HNH مع وحدة ربط DNA متوقعة في الطرف C.
ناقل
هيليكاز المفترضة
بروتين شبيه Phi APSE P51
بوليميريز الحمض النووي المفترض أ
Φ5 14,532 معيب
Φ6 5,920 Csp معيب
الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
ATCC12394 Φ1 10,872 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 11,328 بروتين ملحق بوليميريز DNA معيب
Φ3 11,990 IMPB معيب
نوكلياز ميثيل ترانسفيراز مفترض
Φ4 28,611 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة
GGS_124 Φ1 10,897 gp44 المشبك لوحدة فرعية معيب
Φ2 18,298 بروتين ربط الحمض النووي المفترض معيب
ميثيلاز الحمض النووي المفترض
Φ3 41,484 الستربتودورناز
هيدروليز جدار الخلية معيب
بروتين الهولين المفترض
الهيالورونيداز المفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
ربط الصفيحات البشرية المفترض
نوكلياز إندودوكسي ريبونوكلياز مفترض
إعادة التركيب المفترض
Φ4 10,774 recombinase الخاص بالموقع معيب
Φ5 35,572 المفترض ن-اسيتيل مورامويل- ألانين أميداز
هولين المفترض
نوكلياز إندودوكسي ريبونوكلياز مفترض
بروتين ربط الصفائح الدموية المفترض
بروتين إعادة التركيب
Φ6 19,428 الوحدة الفرعية الرئيسية دلتا بوليميراز الدنا المفترضة معيب
RE378 Φ1 8,852 هيليكاز المفترضة معيب

ملاحظة: تم تحديد مناطق Prophage لسلالات SDSE باستخدام Prophage Finder (Bose and Barber 2006). تم تحليل البروتينات المشفرة بواسطة الدعامة بواسطة خوارزمية Blast ، مع سرد أفضل النتائج. يتم سرد نتائج Blast فقط التي لم يتم تصنيفها على أنها "بروتين افتراضي" في الجدول.

قمنا بمقارنة مناطق النبضة بين سلالات SDSE (الجدول 2). يؤوي SDSE 167 اثنين من البروفات ، مع ترميز الجين streptodornase (sdzd) ، والتي من المفترض أن تساهم في المطالبة covRS طفرة في الجسم الحي مسؤولة عن تحويل غاز الغاز إلى نمط ظاهري أكثر ضراوة (ووكر وآخرون 2007) وجدت في Prophage 1.. sdzd تمت مشاركة الجين بين عزلات SDSE (الجدول التكميلي S2 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت). أظهر بحث متماثل شامل عن العقاقير الموجودة في SDSE أن بعض النبوات يتم مشاركتها ، في حين أظهرت النقطتان في 167 قيم هوية منخفضة نسبيًا ، مما يشير إلى أن هذه النبائط فريدة بشكل أساسي (الجدول التكميلي S4 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت). قمنا أيضًا بتحليل الجينوم لوجود التكرارات المتناوبة القصيرة المتباعدة المنتظمة (CRISPR) وبروتينات التسلسل المرتبطة بـ CRISPR (CASs) (Bhaya et al. 2011 Wiedenheft et al. 2012). تعتمد كريسبر على جزيئات الحمض النووي الريبي الصغيرة للكشف عن تسلسل محدد وانشقاق الأحماض النووية الأجنبية ، بما في ذلك العاثيات والبلازميدات. جميع سلالات SDSE المتسلسلة تحتوي سابقًا على CRISPR محتمل واحد على الأقل مع أكثر من 20 مباعدة. على النقيض من ذلك ، فإن التسلسل 167 حديثًا لا يحتوي على أي CRISPR أو CAS محتمل. وبالتالي ، من المفترض أنه لا يوجد تداخل من قبل نظام CRISPR في 167 ، وقد يكون SDSE 167 عرضة للعدوى بواسطة العاثيات. يعد تحليل عدد أكبر من عزلات SDSE من المجموعة C ضروريًا لتحديد ما إذا كان غياب تداخل CRISPR شائعًا لهذه العزلات (الجدول 3).

توزيع جينات CRISPR و Cas بين سلالات SDSE

أضنى . معرف كريسبر. عدد الفواصل. جينات كاس.
167 tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ احتمال CRISPR_2 1 لا يضرب
AC-2713 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 19 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 14 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 Csn1
ATCC12394 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 25 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 29 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 2 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب
GGS_124 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 18 Csn1
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_3 1 لا يضرب
RE378 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 7 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 13 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب
أضنى . معرف كريسبر. عدد الفواصل. جينات كاس.
167 tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ احتمال CRISPR_2 1 لا يضرب
AC-2713 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 19 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 14 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 Csn1
ATCC12394 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 25 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 29 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 2 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب
GGS_124 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 18 Csn1
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_3 1 لا يضرب
RE378 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 7 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 13 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب

ملاحظة: تم تحديد جينات CRISPR و Cas بين سلالات SDSE باستخدام CRISPRfinder (Grissa et al. 2007). تم تقديم CRISPR الممكنة ، و CRISPR المحتمل ، وعدد الفواصل ، ونوع Cas.

توزيع جينات CRISPR و Cas بين سلالات SDSE

أضنى . معرف كريسبر. عدد الفواصل. جينات كاس.
167 tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ احتمال CRISPR_2 1 لا يضرب
AC-2713 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 19 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 14 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 Csn1
ATCC12394 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 25 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 29 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 2 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب
GGS_124 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 18 Csn1
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_3 1 لا يضرب
RE378 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 7 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 13 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب
أضنى . معرف كريسبر. عدد الفواصل. جينات كاس.
167 tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ احتمال CRISPR_2 1 لا يضرب
AC-2713 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 19 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 14 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 Csn1
ATCC12394 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 25 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 29 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 2 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب
GGS_124 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 18 Csn1
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_3 1 لا يضرب
RE378 tmp_1_ ممكن CRISPR_2 7 Csn1
tmp_1_ كريسبر محتمل 13 كاس 3
tmp_1_ ممكن CRISPR_1 1 لا يضرب
tmp_1_ ممكن CRISPR_4 1 لا يضرب

ملاحظة: تم تحديد جينات CRISPR و Cas بين سلالات SDSE باستخدام CRISPRfinder (Grissa et al. 2007). تم تقديم CRISPR الممكنة ، و CRISPR المحتمل ، وعدد الفواصل ، ونوع Cas.

أظهر تحليل المناطق الفريدة بخلاف مناطق العلف في SDSE 167 أن SDSE 167 يؤوي مجموعتين من الجينات الفريدة ، والتي لا توجد في سلالات SDSE الأربعة الأخرى. تقوم مجموعة واحدة بتشفير ترانسفيراز الجليكوزيل والبروتينات الغشائية (الجدول 1 ، locus_tag: SDSE167_0822 إلى SDSE167_0826). النتيجة ، أن هذه المجموعة محاطة بأنزيمات أخرى معدلة للكربوهيدرات ، مثل α- (1،2) -rhamnosyltransferase و α-L-Rhaalpha-1،3-L-rhamnosyltransferase (SDSE167_0813 إلى 0829). تُظهر هذه المنطقة هوية 65 ٪ مع ستة جينات من العقدية الطافرة (rgpA عبر rgpF) ، الذي يؤدي تعطيله إلى فقدان مستضدات النمط المصلي النوعي ، المحدد بواسطة السلاسل الجانبية للجلوكوز لعديد السكاريد رامنوز-جلوكوز من جدار الخلية (ياماشيتا وآخرون ، 1998) ، مما يشير إلى أن هذه المنطقة قد تكون متورطة في تخليق مجموعة لانسفيلد مستضد C. أشارت تحليلات الانفجار للمجموعة وكذلك المنطقة المقابلة لسلالات SDSE الأخرى ، ثلاثة في مجموعة Lancefield G وواحدة في مجموعة Lancefield A ، إلى أن هذه المجموعات أظهرت هوية مع تلك البكتيريا التي تحمل المجموعة C و G و A مستضدات ، على التوالي ( الجدول 1). أظهر تحليل PCR باستخدام الاشعال الخاصة بالمناطق أن المناطق المقابلة لكل مستضد مجموعة مفترضة تم نقلها بواسطة عزلات SDSE (الجدول التكميلي S1 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت). على الرغم من أن تحليل النمط الظاهري ضروري لتوضيح الأدوار الوظيفية لهذه المجموعات ، يمكن استخدام تسلسلها بدلاً من التنميط المصلي لتحديد مستضدات مجموعة Lancefield.

توجد المنطقة الفريدة الأخرى الموجودة في SDSE 167 في SDSE167_0904 إلى SDSE167_0915. لم تظهر هذه المنطقة تناظرًا كبيرًا مع جينوم الأبراج العقدية باستثناء منطقة 1 كيلو بايت الأولى ، والتي تشفر بروتينين افتراضيين فقط عند مستوى الحمض النووي. تُظهر المنطقة المتبقية هوية ضعيفة مع نظام PTS ، مكون IIC الخاص بـ galactitol المكورات المعوية البرازية NRRL B-2354 و ribulose-phosphate 3-epimerase of العقدية القاطعة للدر 09mas018883. تحتوي هذه المنطقة على إنزيمات استقلاب السكر ، بما في ذلك تاغاتوز-6-فوسفات كيناز ، والسكر المعتمد على الفوسفوينول بيروفات ، ونظام نقل الفوسفات ، وبروتين نظام نقل الفوسفات ، ومكون IIC الخاص بنظام PTS ، ومكون IIC الخاص بنظام PTS ، والبروتين المتوقع ، والفئة II ألدولاز / أدوسين ، وأليلوز-6-فوسفات 3-إبيميراز. اقترحت نتائج المصفوفة الدقيقة الأخيرة التي أجريناها أنه عند الحقن في التجاويف البريتونية للفأر ، يعمل SDSE على تحطيم عديد السكاريد في أنسجة المضيف عن طريق إفراز ليات بولي / قليل السكاريد ، مع استخدام مسار Entner-Doudoroff في نفس الوقت لاستقلاب الكربوهيدرات المكتسبة (Watanabe et al. 2013) ، وكانت هذه المنطقة كذلك وجدت في 167 بين عزلات SDSE (الجدول التكميلي S1 ، المواد التكميلية عبر الإنترنت). وبالتالي ، فإن هذه المنطقة الفريدة التي تحتوي على إنزيمات استقلاب السكر قد تساهم في زيادة ضراوة SDSE 167.

في الختام ، حددنا ، لأول مرة ، تسلسل الجينوم الكامل لسلالة المجموعة C SDSE 167 وقارنوها مع تسلسل الجينوم لسلالات SDSE الأخرى. قد توفر نتائجنا نظرة ثاقبة للآلية المسببة للأمراض لـ SDSE وقد تشكل أساسًا للبحث الوبائي الجزيئي على هذه البكتيريا شديدة الضراوة.


شاهد الفيديو: ما هو برنامج الجينوم الإماراتي. (كانون الثاني 2022).