Définir un pan-génome pour l'archaea antarctique

Anonim

Haloarchaea s'épanouit dans des environnements hypersalins et les chercheurs sont intéressés à apprendre comment ces microbes ont appris à s'adapter des conditions marines aux conditions d'hypersaline en étudiant les communautés microbiennes des lacs antarctiques, dont certains présentent une salinité 10 fois supérieure à celle de l'eau de mer. Pour mettre en lumière la biogéographie mondiale dans le pool de gènes haloarchaeal, une équipe dirigée par Rick Cavicchioli, professeur à l'Université de New South Wales (UNSW), a comparé deux souches d'haloarchaea provenant de différents lacs antarctiques. Pour évaluer la variation génomique chez les haloarchaies, ils ont également caractérisé les métagénomes (collections de génomes partiels) de six lacs antarctiques hypersalés.

En recueillant et en séquençant les séquences halo-archaïques dominantes de six lacs hypersalés, les chercheurs se sont concentrés sur la compréhension de la variation génomique dans les haloarchaies de l’Antarctique de l’Est. Les implications de la présente étude sont importantes à la fois pour comprendre la variation génomique dans les environnements lacustres antarctiques et pour caractériser la biogéographie régionale et mondiale de l’haloarchaie ainsi que la structure et l’étendue du génome microbien de l’Antarctique. Étant donné que ces microbes se développent dans des conditions extrêmes de température et de salinité, la compréhension de leurs adaptations permet de mieux comprendre l'évolution microbienne ainsi que la manière dont les communautés microbiennes antarctiques contribuent aux cycles biogéochimiques mondiaux et peut-être aux enzymes biotechnologiques.

Des conditions telles que le froid extrême, les niveaux élevés de salinité et la grande distance des autres parties du monde ont permis de conserver des populations microbiennes distinctes et uniques en Antarctique. Rick Cavicchioli, écologiste microbien, et son équipe, en collaboration avec le DOE Joint Genome Institute, une installation d’usage des utilisateurs scientifiques du DOE, étudient l’haloarchaea qui prospère dans les eaux très salées de Deep Lake pour mieux comprendre leur adaptation à ces conditions., des informations qui pourraient avoir des applications biotechnologiques. Le travail a été rendu possible grâce au programme scientifique communautaire (CSP) de l’Institut.

Cavicchioli et son équipe ont comparé deux souches d'Halorubrum lacusprofundi de Deep Lake et du lac Rauer 1, l'un des lacs des îles Rauer voisines. De plus, ils ont comparé les données de métagénome obtenues à partir d'échantillons prélevés dans quatre lacs de Rauer pour évaluer la variation génomique au niveau de la population. Les données sur le génome et le métagénome sont disponibles sur la plateforme IMG / M (Integrated Microbial Genomes & Microbiomes) de JGI.

Ces données ont permis aux chercheurs de définir un "pan-génome" haloarchaea. Décrit comme le pool total de matériel génétique constitué par tous les membres d'une espèce, le pan-génome de l'haloarchaea contient les parties du génome partagées par tous les haloarchaea, ainsi que le pool de gènes considéré comme le contenu génomique flexible probablement acquis en raison de événements de transfert de gènes. De tels événements peuvent survenir en réponse à des infections virales et sont importants pour les interactions virus-hôte. L'analyse de la variation de la souche a montré que les haloarchaées ont généralement un réplicon primaire (chromosome) hautement conservé et des réplicons secondaires très variables mais organisés en blocs, ou "îlots", suggérant que les mécanismes de transfert de gènes horizontaux Fait intéressant, une grande partie de la variation de la souche semblait liée à la défense contre les virus. Des expériences infectant H. lacusprofundi avec un halovirus antarctique ont montré des différences de résistance entre deux souches. Mais la plus grande implication de cette étude est peut-être la preuve que H. litchfieldiae et H. lacusprofundi sont présents dans les six lacs, ce qui suggère que ces espèces sont endémiques à l’Antarctique et distinctes des autres environnements hypersalins.

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