Молекулярно-генетическая характеристика мутантного штамма b-162/2 бактерий Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Получение микроорганизмов-продуцентов биологически активных соединений для сельского хозяйства, химической, ветеринарной и фармацевтической промышленности, а также для защиты окружающей среды по-прежнему является актуальным направлением микробной биотехнологии. Одним из наиболее эффективных подходов создания продуцентов выступает химический мутагенез, который в совокупности с грамотной стратегией селекции позволяет получить высокопродуктивные штаммы. Существенным недостатком химического мутагенеза является большое количество индуцируемых мутаций в геномах штаммов-мутантов, что затрудняет идентификацию генов и соответственно биосинтетических путей, задействованных в продукции того или иного соединения. Решением данной проблемы стали современные технологии секвенирования и анализа генома, что позволило идентифицировать новые гены и неизвестные биохимические пути, принимающие участие в формировании биологически активных соединений. Цель работы – геномный анализ мутантного штамма B-162/2 бактерий Рseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca, способного к повышенной продукции биологически активных соединений феназинового ряда и демонстрирующего устойчивость к пероксиду водорода. При анализе полноразмерного генома штамма В-162/2 было идентифицировано 6482 кодирующие последовательности и 64 последовательности, кодирующие РНК. Сравнение генома штамма В-162/2 с геномом штамма дикого типа В-162 позволило идентифицировать 39 мутаций, пять из которых локализованы в межгенных областях, а 34 затрагивали кодирующие последовательности. Среди обнаруженных мутаций 14 приводили к радикальным заменам аминокислот в белках, а две привели к формированию преждевременных стоп-кодонов (сенсор метильных групп и транспортер MFS-типа). Обнаружено несколько замен с высокими значениями коэффициента Grantham, которые потенциально могли привести к изменению активности соответствующих белков. Определено наличие в геноме штамма B-162/2 трех регионов, содержащих фаговые гены.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. С. Бондарева

Белорусский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: BKristinaSav@yandex.ru
Белоруссия, Минск, 220030

А. И. Левданская

Белорусский государственный университет

Email: BKristinaSav@yandex.ru
Белоруссия, Минск, 220030

Н. П. Максимова

Белорусский государственный университет

Email: BKristinaSav@yandex.ru
Белоруссия, Минск, 220030

Е. Г. Веремеенко

Белорусский государственный университет

Email: BKristinaSav@yandex.ru
Белоруссия, Минск, 220030

Список литературы

  1. Zubov V.V., Chemeris D., Vasilov R.G. et al. Brief history of high-throughput nucleic acid sequencing methods // Biomics. 2021. V. 13, № 1. P. 27–46. https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2021-4
  2. Веремеенко Е.Г., Бондарева К.С., Левданская А.И., Максимова Н.П. Молекулярно-генетическая характеристика мутантного штамма Pseudomonas chlororaphis subsp. аurantiaca с повышенной устойчивостью к пероксиду водорода // Вес. Нац. aкад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. 2023. Т. 68. № 2. С. 154–162. https://doi.org/10.29235/1029-8940-2023-68-2-154-162
  3. Ефимочкина, Н.Р., Шевелева С.А. Перспективные молекулярно-генетические методы секвенирования микроорганизмов в системе оценки и контроля биобезопасности пищевой продукции // Вопр. питания. 2022. Т. 91. № 1. С. 37–52. orcid: https://orcid.org/0000-0002-9071-0326
  4. Веремеенко Е.Г. Получение, характеристика и применение продуцентов феназиновых антибиотиков бактерий Pseudomonas aurantiaca: Дис. … канд. биол. наук. Минск: Белорусский гос. ун-т, 2010. 157 с.
  5. Guttenberger N. Recent developments in the isolation, biological function, biosynthesis, and synthesis of phenazine natural products // Bioorg. Med. Chem. 2017. V. 25. № 22. P. 6149–6166. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2017.01.002
  6. Propionix [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://propionix.ru. – Дата доступа: 13.03.2021.
  7. Simoska O., Cummings D.A., Gaffney E. et al. Enhancing the performance of microbial fuel cells via metabolic engineering of Escherichia coli for phenazine production // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2023. V. 11. № 32. P. 11855–11866. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.3c01593
  8. Miksa B. The phenazine scaffold used as cytotoxic pharmacophore applied in bactericidal, antiparasitic and antitumor agents // Helvetica Chimica Acta. 2022. V. 105. № 10. https://doi.org/10.1002/hlca.202200066
  9. Левданская А.И., Светлова А.С., Максимова Н.П., Веремеенко Е.Г. Экспрессия феназинового оперона у штаммов Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca B-162, способных к сверхсинтезу феназиновых соединений // Мол. и прикл. генетика. 2021. Т. 31. С. 93–101. https://doi.org/10.47612/1999-9127-2021-31-93-101
  10. Миллер Дж. Эксперименты в молекулярной генетике. М.: Мир, 1976. 436 с.
  11. Shapira M.A., Verameyenka K.G., Liavonchyk K.V. et al. Novel approach of phenazine derivatives isolation from Pseudomonas culture medium // Proc. Biochemistry. 2021. V. 111. № 2. P. 325–331. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2021.11.004
  12. Levitch M.E. Regulation of aromatic amino acid biosynthesis in phenazine-producing strains // J. Bacteriol. 1970. V. 103. № 1. P. 16–19. https://doi.org/10.1128/jb.103.1.16-19.1970
  13. DGRM [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://app.dgrm.net. Дата доступа: 26.01.2024.
  14. Лысак В.В., Фомина О.В. Важнейшие группы микроорганизмов: пособие. Минск : БГУ, 2012. 92 с. http://elib.bsu.by/handle/123456789/31783
  15. Adhikary S., Cato M.C., McGary K.L. et al. Non-productive DNA damage binding by DNA glycosylase-like protein Mag2 from Schizosaccharomyces pombe // DNA Repair. 2013. № 12. P. 196–204. http://dx.doi.org/10.1016/j.dnarep.2012.12.001
  16. Balotra S., Newman J., Cowieson N.P. et al. X-ray structure of the amidase domain of AtzF, the allophanate hydrolase from the cyanuric acid-mineralizing multienzyme complex // Appl. Environ Microbiol. 2015. № 81. P. 470–480. https://doi.org/10.1128/AEM.02783-14
  17. Sun L., Xin Z., Chuangye Y. et al. Crystal structure of a bacterial homologue of glucose transporters GLUT1–4 // Nature. 2012. V. 490, № 7420. P. 361–366. https://doi.org/10.1038/nature11524
  18. Tjeerd van Rij E., Wesselink M., Chin-A-Woeng T.F.C. et al. Influence of environmental conditions on the production of phenazine-1-carboxamide by Pseudomonas chlororaphis PCL1391 // MPMI. 2007. V. 17. № 5. P. 557–566. https://doi.org/10.1094/MPMI.2004.17.5.557 Phaster [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://phaster.ca/submissions/ZZ_141c3c5aec. – Дата доступа: 19.01.2024.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структурная формула ядра феназина [6].

Скачать (38KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема мутагенеза бактерий P. chlororaphis subsp. aurantiaca [13].

Скачать (133KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Данные аннотации генома штамма В-162/2 при помощи RASTtk.

Скачать (464KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Строение геномной области, кодирующей транспортер MFS-типа у бактерий штамма В-162/2. Зеленым цветом выделена кодирующая последовательность белка MFS-транспортера из бактерий мутантного штамма B-162/2, сверху геном бактерий штамма дикого типа B-162. Стоп-кодон (tga) обозначен звездочкой, выше него выделен гуанин (координата радикальной мутации: g®a). Красная буква “М” – это аминокислота метионин, обозначающая начало новой ОРС.

Скачать (470KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Структура фаговых регионов в геноме штамма B-162/2 [19].

Скачать (543KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024