Jolos, Mini-review

Мини-обзор генома бактерии Tenacibaculum finnmarkense

Введение

В данном мини-обзоре исследуется геном бактерии Tenacibaculum finnmarkense . Приведем ее систематическое положение:
Домен: Bacteria
Тип: Bacteroidota
Класс: Flavobacteriia
Порядок: Flavobacteriales
Семейство: Flavobacteriaceae
Вид: Tenacibaculum finnmarkense [1]

Виды Tenacibaculum характеризуются как грамотрицательные, строго аэробные палочки, которые проявляют скользящую подвижность. Колонии желтые, главным образом из-за выработки зеаксантина. Все они обитают в морской среде и могут быть планктонными или присутствовать на подводных поверхностях. В то время как большинство видов считаются непатогенными, также встречаются возбудители тенацибакулеза [2] .

Тенацибакулез, язвенное заболевание, характеризующееся поражениями кожи, эрозией ротовой полости, истертыми плавниками и гниением хвоста, является серьезной проблемой благополучия рыб в морской аквакультуре во всем мире. Особенно негативное влияние этого заболевания сказывается на отрасли разведения атлантического лосося. Наиболее часто выделяемой бактерией на лососевых фермах Северной Норвегии во время вспышек тенацибакулеза является Tenacibaculum finnmarkense[3].

В данном мини-обзоре описываются результаты проведенного анализа некоторых особенностей генома Tenacibaculum finnmarkense, а именно длины белковых последовательностей и количество генов белков и генов разных типов РНК для каждого репликона, а также сравнение генома с другими организмами.

Материалы и методы

Нуклеотидная последовательность генома была взята из электронной библиотеки NCBI.

Для построения гистограммы длин белков и подсчета количества последовательностей разных типов были использованы методы Google Sheets (таблицу с информацией о геноме см. в сопроводительных материалах).

Для сравнения генома исследуемой бактерии с геномом родственных видов была использована программа BLAST на сервере NCBI.

Результаты

1.Число генов на хромосоме и плазмиде

Геном исследуемой бактерии состоит из хромосомы и плазмиды, причем основная часть генов содержится на хромосоме (см. таблицу 1).

Плазмида содержит только белок-кодирующие последовательности, в то время как на хромосоме также присутствуют гены различных типов РНК: тРНК, рРНК, нкРНК и тм РНК.

Таблица 1 Число генов белков и генов РНК разных типов для каждого репликона

2. Гистограмма длин белков

Рисунок 1. Гистограмма длин белков. По горизонтальной оси отложены промежутки, в которых находится длина белков (количество аминокислот); по вертикальной оси – число белков с длиной в данном промежутке.

Гистограмма распределения была сформирована на основе данных таблицы особенностей генома данной бактерии. У Tenacibaculum finnmarkense присутствуют достаточно сильно различающиеся по длине белки: от 22 до 7538. На гистограмме видно, что наибольшее количество белков имеют длину в диапазоне200-250 аминокислот аминокислот (более подробно см. в сопроводительных материалах).

3. Поиск генов самого длинного и самого короткого белка T. finnmarkense у других представителей семейства Flavobacteriaceae

3.1 Самый длинный белок

Наибольшую длину у Tenacibaculum finnmarkense имеет белок T9SS type B sorting domain-containing protein, она равна 7538 аминокислот. Этот белок является компонентом системы секреции IX типа (T9SS), которая представляет собой мультибелковый механизм, распространенный у Bacteroidetes и ответственный за секрецию различных белков через наружную мембрану. T9SS участвует в патогенезе, усвоении металлов, деградации углеводов, биогенезе истребителей и скользящей подвижности[4] .

В таблице 2 представлены характеристики первых 5 наиболее похожих на искомую последовательностей. Возможно, уже пятая не кодирует T9SS type B sorting domain-containing protein, так как сильно отличается по длине (Query Cover 57%).

Таблица 2. Результаты выравнивания кодирующей самый длинный белок последовательности с геномами организмов того же семейства

Можно заметить, что совсем немногие представители семейства Flavobacteriaceae имеют предполагаемый ген искомого белка. Это семейство насчитывает около 170 видов [1], но действительно похожая последовательность встречается только у Tenacibaculum dicentrarchi, ведь в таблице 2 первые найденные последовательности принадлежат двум видам (но разным штаммам), один из которых Tenacibaculum finnmarkense. Следовательно, самый длинный белок исследуемой бактерии достаточно уникален и строение системы секреции T9SS или ее части может значительно отличаться среди видов одного семейства.

3.2 Самый короткий белок

В геноме интересующей нас бактерии наименьшую длину имеет ген белка с невыясненной функцией (hypothetical protein), она равна 22 аминокислоты.

В результате выравнивания были найдены только 2 достаточно похожие на искомую последовательности (см. таблицу 3)

Таблица 3. Результаты выравнивания кодирующей самый короткий белок последовательности с геномами организмов того же семейства

Следовательно, этот гипотетический белок не распространен в семействе Flavobacteriaceae.

Сопроводительные материалы

Электронная таблица с некоторыми характеристиками генома

Лист feature_table: общая информация о геноме
Лист protein_cds: информация о белках, белок-кодирующих последовательностях
Лист protein_len: гистограмма длин белков и информация, использованная для ее построения

Литература

1. wiki/Tenacibaculum

2. Olsen A. B. et al. Tenacibaculum piscium sp. nov., isolated from skin ulcers of sea-farmed fish, and description of Tenacibaculum finnmarkense sp. nov. with subdivision into genomovars finnmarkense and ulcerans //International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. – 2020. – Т. 70. – No. 12. – С. 6079-6090.

3. Småge S. B. et al. Induction of tenacibaculosis in Atlantic salmon smolts using Tenacibaculum finnmarkense and the evaluation of a whole cell inactivated vaccine //Aquaculture. – 2018. – Т. 495. – С. 858-864

4. Paillat M. et al. A journey with type IX secretion system effectors: selection, transport, processing and activities //Microbiology. – 2023. – Т. 169. – No. 4. – С. 001320. effectors.Paillat,Silva,Cascales.2023/mic.0. 001320.