A mediterrán mély klorofill maximuma a közvetlen és a foszmid könyvtárból nyert metagenómája
alanyok
absztrakt
bevezetés
Eredmények
A mindkét megközelítés által generált szekvencia általános jellemzői
Mind a 454 piroszekvenáló lemez közel egymillió leolvasást nyújtott. A leolvasások átlagos hossza rövidebb volt a DS adatkészletben (260 bp), mint az összevont foszmidlemezben (358 bp). A foszmidokból nyert szekvenciaadatok majdnem egynegyede megfelelt a vektornak, így a környezeti szekvenciaadatok mennyisége mindkét adathalmazból hasonló volt (kb. 312 Mbp DS-nél és 325 Mbp foszmidoknál). Az 1. ábra bemutatja az adatkészletek egyes olvasási folyamatainak GC% eloszlási görbéjét egy olyan GOS adatsorral együtt, amely hasonló szűrőmérettartományból (0,1–3 μm) származó szekvenciákat tartalmazott, mint a miénk (GS001b és GS001c). A DS adatkészlet egyértelműen csúcsot mutat kb. 34% GC-n, és nagyon hasonlít a GOS minta eloszlásához. Másrészt a DCM foszmid leolvasásoknak két hasonló magasságú csúcsa volt 35% -nál és 52% -nál. Valójában mind a DS, mind a GOS ábrákon van egy kis váll a fozmid magas GC csúcsának értékéhez. Ezért az ilyen GC-tartalmú DNS mindkét adatsorozatban jelen van, de úgy tűnik, hogy a foszmidokban gazdagabb. Hasonló kétcsúcsos GC diagramokat írtak le a BAC könyvtárakra is (Feingersch és Béjà, 2009), amelyek tükrözhetik a klónozási torzítást.
A létrehozott szekvenciák GC% -os eloszlása. Kék: Minden olvasás a DS (Direct Sequencing) rekordból származik. zöld: a foszmidok szekvenálásával kapott összes eredmény a vektor szekvencia eltávolítása után; piros: a Sargasso Sea Hydrostation S (0, 1–0, 8 és 0, 8–3, 0 μm együttesen) GOS-mintából olvasható; Narancssárga sávok: Olyan foszmidok olvasása, amelyek legalább egy találattal rendelkeznek a DS (Direct Sequencing) adatkészletben. Fekete vonalak: Olyan foszmidok olvasása, amelyeknek nincs találata a DS adatkészletében (közvetlen szekvenálás).
Közösségi struktúra
Egyéni olvas
( a ) A DCM-DS olvasások osztályozása az RDP (16S) és az LSU adatbázisok (23S) segítségével. ( , c ) A két adatsor összehasonlítása, a közvetlen piroszekvenálás (DS) és a foszmid szekvenálás, a leolvasások BLASTN-ját felhasználva az NT + 1000 nukleotid-adatbázissal, mikrobiális genomok tervezése, MEGAN alkalmazásával osztályozva. Balról jobbra: Királyság-szintű besorolás, a baktériumok leolvasásának osztályozása és a proteobaktérium-leolvasások osztályozása.
A proteobakteriális leolvasások 1% -a). A DS-adatkészlet filogenetikai profilját szintén megvizsgáltuk az MG-RAST szerveren keresztül elérhető SEED alrendszer adatbázis segítségével (Meyer et al., 2008). A kapott eredmények hasonlóak voltak (S1. Kiegészítő ábra), mint a fent leírtak. A mindkét adatsoron közös szekvenciák rendszertani áttekintése a T3 kiegészítő táblázatban található.
Összetett szekvenciák
A mindkét adatsorból összeállítható szekvencia mennyiségét az 1. kiegészítő táblázat ismerteti. A DS piroszekvenálásból csak öt folytatás volt nagyobb, mint 3 kb (a legnagyobb 4,4 kb). Közülük kettő egyértelműen a P. marinus subsp. Pastoris. A hasonlóság és a szintenitás olyan magas volt, hogy a fragmenseket ősszinten lehetett hozzárendelni (> 98% nukleotid azonosság). A többi vegyület folytatása tartalmazott olyan géneket, amelyek hasonlóak voltak a cianofág génekhez, különösen a Prochlorococcus fágok PSSM2, valamint a Synechococcus fágok S-PM2 és syn9, bár sokkal kevésbé hasonlóak. Mindegyik nagy genomú miovírus. A PSSM2-t izolálták a P. marinus NATL1A-ból, az S-PM2-et a Synechococcus WH7803-ból és a syn9-et a Synechococcus WH8012-ből, de ismert, hogy a Prochlorococcust is megfertőzi (Sullivan et al., 2006).
A várakozásoknak megfelelően a Fosmide sok nagy, összesen 8,8 MB méretű kontigot szállított, amelyeket 1287 folytatásban állítottak össze, több mint 3 kB-val (szemben a DS-ből csak 18 kB-val). A 20 kb-nál nagyobb foszmidadatokból azonban csak 55 folytatás volt, ami a várható foszmid-inszert méret volt. Ez arra utal, hogy a felhasznált foszmidok száma túl nagy volt ahhoz, hogy a legtöbb számára megfelelő és kiegyensúlyozott lefedettséget érjen el. Mindazonáltal a foszmid-kontigák nagy mérete előnyös például a mikrobák azonosítása szempontjából, mivel egynél több génből konszenzus származhat. Szinte az összes> 10 kb-nál nagyobb összetett foszmidszekvenciát tudtuk biztosan kijelölni, mivel a kisebb szekvenciák gyakran ellentmondásos vagy megbízhatatlan hozzárendeléseket eredményeznek. Mostantól az 197 összeállított> 10 kb méretű foszmidszekvenciára korlátozódunk.
Archaeal foszmid geranilgeranylgliceril-foszfát-szintáz génnel és proteorodopszin génekkel (MedDCM-OCT-S08-C16). Minden jelöletlen gén hipotetikus. (Alul) A DCM DS adatkészletben azonosított összes rodopszin filogenetikai fája.
Egyes foszmidok egyértelműen hozzárendelhetők bizonyos baktériumokhoz, például az Ellin514 baktériumhoz (3 foszmid), a tengeri HTCC2207 γ-proteobaktériumhoz (1 foszmid), az Opitutus terrae-hez (Verrumicrobium, 1 foszmid), a Blastopirellula marina DSM 3645-hez (1 foszmid), a tengeri γ - Proteobacterium HTCC2143 (1 foszmid) és mások (összesen 33 foszmid). A Candidatus Pelagibacter egyértelműen csak egy foszmidot kapott, amely a DS 16S rRNS elemzése szerint messze a leggyakoribb baktérium. Ez megint azt mutatja, hogy az ebből a mikrobából származó genom fragmensek rosszul klónoznak (Temperton et al., 2009).
Végül számos, nagyon kevés hasonlóságot mutató foszmidot lehetett az eukarióta sejtekhez hozzárendelni (24), amelyek egy része a Thalassiosira pseudonana CCMP1335 diatómához következetesen kapcsolódó géneket és az Ostreococcus lucimarinus CCE9901 zöldalgát tartalmazta, amelyek az eukarióták ismét megerősítették ennek a fotoszintézisnek a jelenlétét az 5–0,2 μm-es frakcióban (az összetett foszmidszekvenciák részletes feljegyzését lásd az F2 kiegészítő fájlban).
Az egyes genomok toborzása
A DS beolvasása a teljes genomok számára. A betétek között a P. marinus subsp. Két legmagasabb toborzó genomjának toborzási diagramjai találhatók. Pastoris MED4 és Candidatus Pelagibacter sp. HTCC7211. A toborzási görbék vonalai a 96% -os nukleotid azonosság mértékét mutatják.
A mikrobiális genomok mellett a DCM-DS szekvenciákat is felvettük az összes rendelkezésre álló tengeri fággenommal szemben. A leolvasások maximális számát egyértelműen azok a cianofágok vették fel, amelyek megfertőzték a Prochlorococcust és a Synechococcust (lásd a T4 kiegészítő táblázatot), míg más fággenomok, például Roseobacter fágokból vagy Vibrio fágokból, nem vettek fel olvasmányokat.
Élettan és ökológia
Adathalmazainkat összehasonlítottuk a GOS állomásokkal, amelyek földrajzi és ökológiai helyek széles skáláját fedik le, bár az összes minta a felszín közeléből származik (Rusch et al., 2007).
A GS122a GOS minta, amelyet az Indiai-óceánon gyűjtöttek Dél-Afrika és Madagaszkár között, leginkább hasonlított a mintánkhoz (5. ábra). A következő két minta a Sargasso-tengerből származik. A felszíni hőmérséklet ezen a ponton (20 ° C) megfelelt a mediterrán térség átlagos felületi hőmérsékletének. Noha nincsenek konkrét adataink, feltételezhetjük, hogy a dél-afrikai helyen szezonális DCM is van, míg a legtöbb GOS-minta trópusi vizekből vagy Észak-Amerika keleti partjának tápanyagokban gazdag hideg vizéből származik. Ebben az esetben ez a hasonlóság a DCM szezonális jellegével magyarázható ezeken a helyeken. Mivel a mintát az ausztrál télen (szeptember) vették, a rétegződés valószínűleg elveszett volna, és a DCM lakói a felszín közelében lennének.
A DCM-DS olvasások összehasonlítása a GOS Open Ocean adathalmazokkal (minimális azonosság 95%, hossza 25 bp). A top 10 példa jelenik meg. A szélességi, hosszúsági, klorofill-koncentráció, hőmérséklet és a mintavétel dátuma az egyes minták sávja felett jelenik meg.
A GS122a esetében talált különböző géntartalom nagyrészt az archeális háztartási génekre vezethető vissza (archeális termoszómák, archaeal flagellum) (lásd F1 kiegészítő fájl), ami a Földközi-tenger DCM-ben megnövekedett archeális jelenlétének tudható be. Ezenkívül a DCM és a GOS felszíni minták (beleértve a Sargasso-tó mintáit is) összehasonlítása azt is megmutatta, hogy a DCM-ben a megnövekedett archeális jelenlét a felszíni.
Érdekes, hogy a foszfáttranszportban és a szabályozásban részt vevő gének a gének között voltak a felülreprezentáltabbak a DCM-ben a felszínhez képest. Ide tartoztak a periplazmatikus foszfátkötő pstC fehérje és a foszfátfelvevő regulon egyéb tagjai (PhoB, pstA, pstB). A Földközi-tengerről ismert, hogy korlátozott a foszfáttartalma, és nagyobb a szervetlen nitrogén és a foszfát aránya (Krom et al., 1991).
Annak elemzésére, hogy ez valóban tükrözi-e a foszfáthiányt, összehasonlítottuk adatsorunkat több metagenomikus sargassose adatsorral (alacsony foszfáttartalmú) és több tápanyagban gazdag GOS (Maine-öböl, Fundy-öböl) mintával. A Sargasso GOS minták nem mutattak különbséget a foszfátfelvételhez kapcsolódó gének jelenlétében, de a tápanyagban gazdag minták markáns különbséget mutattak, hasonlóan a GS122a és a DCM összehasonlításához (F1. Kiegészítő fájl). Nem találtunk különbséget a foszfonát-felhasználás génjeiben, amint azt a Földközi-tenger keleti részén végzett korábbi vizsgálatok mutatják (Feingersch et al., 2010).
Az aphotikus zónából származó mikrobák genomjainak jellemző jellemzője az UVR-gének hiánya, amelyek fotoreaktiváció révén részt vesznek a DNS-helyreállításban. Nem találtunk különbséget a felületen lévő UVR gének száma és a DCM között. A GOS felületi mintákban azonban a DCM-mel összehasonlítva az egyik leginkább felülreprezentált alrendszer az univerzális stresszfehérje család volt. Ez egy ősi, széles körben elterjedt és konzervált fehérjecsalád, amelyekről ismert, hogy különféle fiziológiai stresszekben fejeződnek ki, például hőstresszben, táplálkozási hiányokban és DNS-károsodásokban (Kvint et al., 2003). Ezen gének jelentősen gyengébb reprezentációi a DCM közösségben azt mutatják, hogy az éves keverési események ellenére lakóik állandóbb környezetben élnek, amelyet kevésbé befolyásolnak a környezeti ingadozások, mint a felszínen.
vita
A szerkesztő tippje
In situ emlőrák és mikrokimerizmus
Témák, emlőrák, rák epidemiológia, rákmegelőzés Immuneditálás Absztrakt Magzati eredetű mikrokimer sejtek, amelyek az anyai keringésben maradnak a szülés után, az invazív emlőrák elleni védelemmel társulnak. Itt kvantitatív genomi módszerek alkalmazásával megvizsgálták a férfi magzati mikrokimerizmus jelenlétét az in situ (CIS) korábban emlőrákban szenvedő nők és egészséges kontrollok buffy kabátsejtjeiben. Lenni
Az autofágia negatív szabályozása
Témák Autofágia, sejtjelzés homeosztázis Absztrakt Az autofágia egy evolúciósan konzervált katabolikus folyamat, amelyben a citoplazmatikus komponenseket egy autofagosomeloszoszomális pályán keresztül fertőzik és bontják le. Az autofágia a sejtkörnyezet minőség-kontrolljaként működik, és sokféle kóros állapotban érintett. A
A DNS helyreállításának elősegítése az ATM nukleáris IKKβ foszforilezésével a genotoxikus ingerekre adott válaszként
Problémák, rák, DNS károsodás és helyreállítás Absztrakt Az Ataxia-telangiectasia mutált (ATM) az egyik kulcsmolekula, amely részt vesz a DNS károsodására adott sejtes válaszban. Az aktivált ATM egy része a sejtmagból a citoplazmába kerül, ahol aktiválja az I kappa B kináz/nukleáris faktor kappa B (IKK/NF-κB) jelátviteli útvonalát. Azt
Sugárérzékeny rákos betegek sejtjeinek H2AX foszforilációs szűrője új DNS kettős szálú törésjavító sejt fenotípust mutat
Témakörök, rák Kétláncú DNS-szünetek Genetikai markerek, sugárterápia Ezt a cikket frissítettük Absztrakt háttér: A rákos betegek kb. 1–5% -a tapasztal normális szöveti reakciókat a sugárterápiára (RT). Jelenleg lehetetlen megjósolni, hogy a legtöbb beteg normális szövete miként reagál az RT-re. D.
A Pazopanib által kiváltott hiperbilirubinémia a Gilbert-szindróma UGT1A1 polimorfizmusával jár
Témák, genetikai variációk, anyagcserezavarok Farmakokinetika, vesesejtes karcinóma Összefoglaló háttér: A Pazopanib klinikai hatékonyságát számos daganattípus ellen mutatta, és általában jól tolerálható. Ugyanakkor a transzaminázok és a bilirubin izolált növekedését figyelték meg. D.
A gadoteridol MRI kontrasztanyag növeli az rAAV1 eloszlását a patkány hippocampusában
Témák, génszállítás Hippocampus vírus vektorok Absztrakt A kontrasztanyagokat általában mágneses rezonancia képalkotással (MRI) kombinálva használják az agy molekuláinak eloszlásának figyelemmel kísérésére. A laboratóriumunkban végzett legújabb kísérletek azt mutatták, hogy a rekombináns adeno-asszociált 5-ös szerotípus (rAAV5) és a gadoteridol (Md) kontrasztanyag együttes infúziója növeli a vektor transzdukcióját a patkány striatumában. A