Геномний аналіз антарктичного актиноміцета Micromonospora endolithica AA-459

  • І. І. Роман Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0000-0003-4449-739X
  • О. М. Громико Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна, 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4 https://orcid.org/0000-0002-8107-0128
DOI: https://doi.org/10.7124/visnyk.utgis.22.1-2.1686
Ключові слова: бактерії, актиноміцети, Micromonospora, Антарктика, геномний аналіз

Анотація

Мета. Провести анотацію геному M. endolithica AA-459 на наявність унікальних генів та їхніх комбінацій, а також оцінити продукційний потенціал штаму за допомогою аналізу кластерів вторинного метаболізму. Методи. Анотування геному проводили за допомогою програми RAST, а пошук кластерів вторинного метаболізму – з використанням програми AntiSMASH. Результати. За даними анотації геному ідентифіковано 6 593 кодуючі ділянки, серед яких 9 генів рРНК та 67 генів тРНК. Функціональна характеристика виявила гени, що охоплюють 24 підсистеми. Білковий метаболізм представлений 235 генами, вуглеводний метаболізм - 266 генами, амінокислотний метаболізм - 281 геном, метаболізм ліпідів та жирних кислот - 99 генами. Аналіз AntiSMASH виявив 17 потенційних кластерів вторинних метаболітів у геномі M. endolithica AA-459. Показово, що два кластери показали високу гомологію до кластерів відомих сполук. Висновки. Аналіз геному M. endolithica AA-459 продемонстрував високий продукційний потенціал штаму, що свідчить про важливість антарктичного регіону в контексті відкриття нових сполук. Однак, кількість описаних сполук з цього регіону залишається низькою, що може бути пов'язано з відсутністю оптимальних умов для експресії відповідних генів. Подальші дослідження в цьому напрямі дозволять розкрити біотехнологічний потенціал антарктичних актиноміцетів.

Посилання

Aziz, R. K., Bartels, D., Best, A. A., DeJongh, M., Disz, T., Edwards, R. A., ... & Zagnitko, O. The RAST Server: rapid annotations using subsystems technology. BMC Genomics. 2008. Vol. 9, P. 1–15. https://doi.org/10.1186/1471-2164-9-75.

Bernhard, G., & Stierle, S. Trends of UV radiation in Antarctica. Atmosphere. 2020. Vol. 11(8), P. 795. https://doi.org/10.3390/atmos11080795.

Blin, K., Shaw, S., Augustijn, H. E., Reitz, Z. L., Biermann, F., Alanjary, M., ... & Weber, T. antiSMASH 7.0: new and improved predictions for detection, regulation, chemical structures and visualisation. Nucleic Acids Research. 2023. Vol. 51(W1), P. 46–50. https://doi.org/10.1093/nar/gkad344.

Brüssow, H. The antibiotic resistance crisis and the development of new antibiotics. Microbial Biotechnology. 2024. Vol. 17(7), P. e14510. https://doi.org/10.1111/1751-7915.14510.

Byun, B. J., & Kang, Y. K. Conformational preferences and pKa value of selenocysteine residue. Biopolymers. 2011. Vol. 95(5), P. 345–353. https://doi.org/10.1002/bip.21581.

Carrothers, J. M., York, M. A., Brooker, S. L., Lackey, K. A., Williams, J. E., Shafii, B., ... & McGuire, M. K. Fecal microbial community structure is stable over time and related to variation in macronutrient and micronutrient intakes in lactating women. The Journal of Nutrition. 2015. Vol. 145(10), P. 2379–2388. https://doi.org/10.3945/jn.115.211110.

Hirsch, P., Mevs, U., Kroppenstedt, R. M., Schumann, P., & Stackebrandt, E. Cryptoendolithic Actinomycetes from Antarctic Sandstone Rock Samples: Micromonospora endolithica sp. nov. and two Isolates Related to Micromonospora coerulea Jensen 1932. Systematic and Applied Microbiology. 2004. Vol. 27(2), P. 166–174. https://doi.org/10.1078/072320204322881781.

Hui, M. L. Y., Tan, L. T. H., Letchumanan, V., He, Y. W., Fang, C. M., Chan, K. G., ... & Lee, L. H. The extremophilic actinobacteria: from microbes to medicine. Antibiotics. 2021. Vol. 10(6), P. 682. https://doi.org/10.3390/antibiotics10060682.

Kodani, S., Hudson, M. E., Durrant, M. C., Buttner, M. J., Nodwell, J. R., & Willey, J. M. The SapB morphogen is a lantibiotic-like peptide derived from the product of the developmental gene ramS in Streptomyces coelicolor. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004. Vol. 101(31), P. 11448–11453. https://doi.org/10.1073/pnas.0404220101.

Lasch, C., Gummerlich, N., Myronovskyi, M., Palusczak, A., Zapp, J., & Luzhetskyy, A. Loseolamycins: A group of new bioactive alkylresorcinols produced after heterologous expression of a type III PKS from Micromonospora endolithica. Molecules. 2020. Vol. 25(20), P. 4594. https://doi.org/10.3390/molecules25204594.

Maglangit, F., Tong, M. H., Jaspars, M., Kyeremeh, K., & Deng, H. Legonoxamines AB, two new hydroxamate siderophores from the soil bacterium, Streptomyces sp. MA37. Tetrahedron Letters. 2019. Vol. 60(1), P. 75–79. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2018.11.063.

Makar, O., Kavulych, Y., Terek, O., & Romanyuk, N. Plant-microbe interaction: mechanisms and applications for improving crop yield and quality. Біологічні студії/Studia Biologica. 2023. Vol. 17(3), P. 225–242. http://dx.doi.org/10.30970/sbi.1703.730.

Palacios, O. A., Bashan, Y., & de-Bashan, L. E. Proven and potential involvement of vitamins in interactions of plants with plant growth-promoting bacteria—an overview. Biology and Fertility of Soils. 2014. Vol. 50(3), P. 415–432. https://doi.org/10.1007/s00374-013-0894-3.

Rodrigues, M. L., & Nosanchuk, J. D. Fungal diseases as neglected pathogens: A wake-up call to public health officials. In Advances in Clinical Immunology, Medical Microbiology, COVID-19, and Big Data. Jenny Stanford Publishing. 2021. P. 399–411. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0007964.

Sagot, B., Gaysinski, M., Mehiri, M., Guigonis, J. M., Le Rudulier, D., & Alloing, G. Osmotically induced synthesis of the dipeptide N-acetylglutaminylglutamine amide is mediated by a new pathway conserved among bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2010. Vol. 107(28), P. 12652–12657. https://doi.org/10.1073/pnas.1003063107.

Selim, M. S. M., Abdelhamid, S. A., & Mohamed, S. S. Secondary metabolites and biodiversity of actinomycetes. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 2021. Vol. 19(1), P. 72. https://doi.org/10.1186/s43141-021-00156-9.

Stokes, J. M., Yang, K., Swanson, K., Jin, W., Cubillos-Ruiz, A., Donghia, N. M., ... & Collins, J. J. A deep learning approach to antibiotic discovery. Cell. 2020. Vol. 180(4), P. 688–702. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.01.021.

Travin, D. Y., Watson, Z. L., Metelev, M., Ward, F. R., Osterman, I. A., Khven, I. M., ... & Severinov, K. Structure of ribosome-bound azole-modified peptide phazolicin rationalizes its species-specific mode of bacterial translation inhibition. Nature Communications. 2019. Vol. 10(1), P. 4563. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12589-5.