DOCSLIB.ORG

Democritus University of Thrace School of Health Sciencies Department of Molecular Biology & Genetics

Total Page：16

File Type：pdf, Size：1020Kb

Download full-text PDF Read full-text
Democritus University of Thrace School of Health Sciencies Department of Molecular Biology & Genetics DEMOCRITUS UNIVERSITY OF THRACE SCHOOL OF HEALTH SCIENCIES DEPARTMENT OF MOLECULAR BIOLOGY & GENETICS Master’s Programme of Studies «Translational Research in Molecular Biology and Genetics» Comparative genomic survey of NAT homologues in bacteria Olmpasalis Ioannis (Ολμπασάλης Ιωάννης) Supervisor: Dr. Sotiria Boukouvala, Assistant Professor. MASTER THESIS October2015 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Εισαγωγή: Ξενοβιοτικές είναι οι οργανικές χημικές ενώσεις που δεν παράγονται από έναν οργανισμό, αλλά αυτός τις προσλαμβάνει από το περιβάλλον στο οποίο ζει. Οι ουσίες αυτές, που συχνά είναι βλαπτικές, μεταβολίζονται από τον οργανισμό έτσι ώστε να αποτοξικοποιηθούν και να απεκκριθούν πιο εύκολα. Οι αντιδράσεις του ξενοβιοτικού μεταβολισμού καταλύονται από πληθώρα διαφορετικών ενζύμων τα οποία καταλύουν αντιδράσεις υδρόλυσης, αναγωγής, οξείδωσης (αντιδράσεις Φάσης Ι) ή σύζευξης (αντιδράσεις Φάσης ΙΙ). Οι Ν-ακετυλοτρανσφεράσες των αρυλαμινών (ΝΑΤ, E.C. 2.3.1.5) είναι ένζυμα της Φάσης ΙΙ του ξενοβιοτικού μεταβολισμού και απαντούν στις περισσότερες ευρείες ταξινομικές ομάδες οργανισμών, εκτός από τα φυτά. Καταλύουν τη βιομετατροπή αρωματικών αμινών και υδραζινών, συμπεριλαμβανομένης πληθώρας συνθετικών ξενοβιοτικών ουσιών που μπορεί να έχουν είτε φαρμακευτική είτε καρκινογόνο δράση. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διεξοδική γονιδιωματική επισκόπηση των αλληλουχημένων προκαρυωτικών γονιδιωμάτων, ώστε να επιτευχθεί η ανάκτηση και ταυτοποίηση (annotation) του πλήρους ανοιχτού πλαισίου ανάγνωσης (open reading frame - ORF) όλων των πιθανών γονιδίων ΝΑΤ. Ακολούθως, διενεργήθηκε φυλογενετική ανάλυση των ταυτοποιημένων προκαρυωτικών αλληλουχιών ΝΑΤ που χαρακτηρίστηκαν με την κατασκευή φυλογενετικών δέντρων. Μέθοδοι: Για την ανάκτηση των νουκλεοτιδικών αλληλουχιών ΝΑΤ από γονιδιώματα αλληλουχημένων προκαρυωτικών οργανισμών πραγματοποιήθηκε γονιδιωματική επισκόπηση στη βάση δεδομένων Entrez-Genomes, χρησιμοποιώντας κατάλληλες αμινοξικές αλληλουχίες αναφοράς για βακτήρια ή αρχαία και εφαρμόζοντας το πρόγραμμα αναζήτησης tBLASTn. Στα τμήματα των νουκλεοτιδικών αλληλουχιών που ανασύρονταν από την αρχική επισκόπηση BLAST, πολύ συχνά παρατηρήθηκε ότι δεν περιλαμβανόταν ολόκληρο το ORF του πιθανού γονιδίου ΝΑΤ (παρά μόνο το πιο συντηρημένο κεντρικό τμήμα) και για το λόγο αυτό η αναζήτηση επαναλαμβανόταν με πιο ομόλογες ανακτημένες αλληλουχίες ή ακόμη και χειροκίνητα, απευθείας από τη σελίδα της GenBank που περιείχε την αντίστοιχη γονιδιωματική αλληλουχία του οργανισμού. Για την ταυτοποίηση (annotation) των ανακτημένων προκαρυωτικών αλληλουχιών ΝΑΤ εφαρμόστηκε η διαδικασία Local Blastp στο πρόγραμμα Bioedit με το οποίο και έγινε η πλήρης διαχείριση και επεξεργασία των ανακτημένων νουκλεοτιδικών και αντίστοιχων αμινοξικών αλληλουχιών, σύμφωνα με τα κριτήρια που έχει ορίσει η Διεθνής Επιτροπή Ονοματολογίας των Γονιδίων ΝΑΤ (http://nat.mbg.duth.gr). Για την πολλαπλή γραμμική στοίχιση των αμινοξικών αλληλουχιών ΝΑΤ χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα CLUSTALW και η κατασκευή των αντίστοιχων φυλογενετικών δένδρων έγινε με το πρόγραμμα MEGA6, εφαρμόζοντας τη μέθοδο της «Ένωσης Γειτόνων» (Neighbor Joining), με αξιολόγηση Bootstrap και πρότυπο αντικατάστασης Jones, Taylor & Thornton (JTT). 1 Αποτελέσματα: Κατά την περίοδο διεξαγωγής της παρούσας μελέτης (Νοέμβριος 2014 - Ιούλιος 2015), πραγματοποιήθηκε επισκόπηση περίπου 30.000 αλληλουχημένων προκαρυωτικών γονιδιωμάτων από τη βάση δεδομένων Entrez- Genome. Στα βακτήρια ανακτήθηκαν και ταυτοποιήθηκαν συνολικά 3009 γονίδια ΝΑΤ από 141 γένη που ανήκουν στα φύλα των Proteobacteria (Alpha-proteobacteria, Beta-proteobacteria, Gamma-proteobacteria), Actinobacteria, Firmicutes, Chlamidiae, Verrucomicrobia, Chloroflexi, Cyanobacteria, Nitrospinae, Planctomycetes και Spirochaetes. Στα αρχαία ανακτήθηκαν και ταυτοποιήθηκαν συνολικά 5 γονίδια ΝΑΤ από 5 διαφορετικά γένη, που όμως όλα ανήκουν στο φύλο Euryarchaeota, κλάση Halobacteria. Για τα υπόλοιπα φύλα βακτηρίων και αρχαίων διαπιστώθηκε ότι δεν υπάρχουν γονίδια ΝΑΤ στα διαθέσιμα γονιδιώματα των αλληλουχημένων εκπροσώπων τους, οι οποίοι είναι ωστόσο αναλογικά λιγότεροι σε αριθμό. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται σε αναλυτικούς πίνακες, όπου παρέχεται η επίσημη επιστημονική ονομασία κάθε είδους, καθώς και οι αντίστοιχοι επίσημοι κωδικοί ταυτοποίησης (taxon mnemonic) και κωδικοί αριθμοί ταξινόμησης (taxonomy identifiers), όπως αυτοί αναγράφονται στη βάση δεδομένων UniProt Taxonomy. Για κάθε ταυτοποιημένο γονίδιο ΝΑΤ παρέχεται το μήκος της νουκλεοτιδικής και αντίστοιχης αμινοξικής αλληλουχίας, καθώς και η ομολογία κάθε αμινοξικής αλληλουχίας ΝΑΤ, σε σχέση με την αντίστοιχη αλληλουχία αναφοράς. Η ονοματολογία των γονιδίων ΝΑΤ είναι σύμφωνη προς τους επίσημους κανόνες της Διεθνούς Επιτροπής Ονοματολογίας των γονιδίων ΝΑΤ. Για τη φυλογενετική ανάλυση προτιμήθηκαν οι περισσότερο συντηρημένες αμινοξικές αλληλουχίες των προκαρυωτικών πρωτεϊνών ΝΑΤ και η κατασκευή των φυλογενετικών δένδρων έγινε για καθένα φύλο ξεχωριστά και ενδεικτικά για επιλεγμένους εκπροσώπους όλων των φύλων μαζί. Συζήτηση: Μεταξύ των βακτηρίων με γονίδια ΝΑΤ περιλαμβάνονται πολλά είδη σημαντικού κλινικού ενδιαφέροντος, δεδομένου ότι προκαλούν σοβαρές ασθένειες στον άνθρωπο. Για πολλά από αυτά τα παθογόνα είδη έχει αλληλουχηθεί πληθώρα στελεχών, όπου τα γονίδια ΝΑΤ μπορεί να εμφανίζονται ως πολυμορφικά. Τα βακτηριακά ένζυμα ΝΑΤ έχει βρεθεί ότι μεταβολίζουν κάποια φάρμακα που χορηγούνται για την καταπολέμηση των λοιμώξεων, ενώ στα μυκοβακτήρια διερευνώνται ως πιθανοί φαρμακευτικοί στόχοι για επίδραση με αναστολείς. Ενδεχομένως η πολυμορφικότητα που εμφανίζουν διαφορετικά στελέχη στα γονίδια ΝΑΤ να σχετίζεται με κάποιες κλινικές παραμέτρους της λοίμωξης, όπως π.χ. η ανθεκτικότητα σε αντιμικροβιακά φάρμακα. Μεγάλης φαρμακευτικής σημασίας είναι το ακτινοβακτήριο Amycolatopsis mediterranei (όπου το ισοένζυμο ΝΑΤ2 είναι γνωστό ότι συμμετέχει στο μεταβολικό μονοπάτι βιοσύνθεσης του αντιβιοτικού ριφαμυκίνη), όπως και κάποια είδη του γένους Streptomyces από τα οποία παρασκευάζονται διάφορα αντιβιοτικά (όπως π.χ. η στρεπτομυκίνη από το Streptomyces griseus). Ανάλογης σημασίας είναι και το είδος Brevibacillus brevis των Firmicutes που βιοσυνθέτει τα αντιβιοτικά τυρομισίνη και γραμισιδίνη. Γενικά, βακτήρια που είναι γνωστό ότι διαθέτουν πλούσιο δευτερογενή μεταβολισμό (π.χ. στρεπτομύκητες, βάκιλλοι) φέρουν πολλαπλά παράλογα γονίδια ΝΑΤ στα αλληλουχημένα γονιδιώματά τους, γεγονός που υποδηλώνει ότι κάποια από τα γονίδια αυτά μπορεί να εμπλέκονται σε αντίστοιχα βιοσυνθετικά μονοπάτια. Προς αυτήν την κατεύθυνση, η παρούσα γονιδιωματική επισκόπηση μπορεί να αποτελέσει αφετηρία για μελλοντική διερεύνηση της ύπαρξης πιθανών βακτηριακών οπερονίων στα οποία μπορεί να εδράζονται γονίδια ΝΑΤ, π.χ. στα ακτινοβακτήρια. Μια άλλη ενδιαφέρουσα κατεύθυνση μελλοντικής έρευνας είναι η διεξοδική λειτουργική μελέτη των ενζύμων ΝΑΤ σε βακτήρια που βιοαποικοδομούν ξενοβιοτικές ουσίες, οι οποίες είναι επικίνδυνες για την ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. 2 Τέτοιες μελέτες ενδεχομένως να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων στρατηγικών για καλύτερη διαχείριση του περιβάλλοντος. Τέλος, αρκετά προκαρυωτικά είδη με γονίδια ΝΑΤ εμφανίζουν ικανότητα προσαρμογής σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες, οπότε ενδέχεται να έχουν ενδιαφέρον σε οικολογικές μελέτες. Χαρακτηριστικό είναι ότι στα αρχαία βρέθηκαν γονίδια ΝΑΤ μόνο σε Halobacteria τα οποία αναπτύσσονται σε περιβάλλοντα με πολύ υψηλή αλατότητα. Από την παρατήρηση των φυλογενετικών δένδρων που κατασκευάστηκαν, τα γονίδια ΝΑΤ φαίνεται να εμφανίζονται νωρίς στη εξέλιξη των προκαρυωτών και να διαφοροποιούνται κατά τη διάρκειά της, ενδεχομένως οδηγώντας σε αντίστοιχη λειτουργική διαφοροποίηση των ενζύμων που κωδικοποιούν. Η ομαδοποίηση (clustering) των αλληλουχιών ΝΑΤ γενικώς δεν φαίνεται να αποκλίνει από την συναινετική επιστημονική ταξινόμηση των αντίστοιχων ειδών στα οποία απαντούν. Ωστόσο, έχει αξία να διερευνηθεί το ενδεχόμενο σε κάποιες περιπτώσεις να έχει πραγματοποιηθεί οριζόντια μεταφορά γονιδίων μεταξύ ταξινομικά απομακρυσμένων προκαρυωτών. 3 SUMMARY Introduction: Xenobiotics are organic compounds that enter a living organism from the environment and, therefore, are not products of an organism's endogenous metabolism. Many xenobiotics can cause damage to the basic molecular functions of cells; organisms are, thus, well-adapted to metabolize and detoxify such compounds, avoiding their effects and facilitating their excretion. The reactions of xenobiotic metabolism are catalyzed by various enzymes, typically classified in one of two categories: Phase I enzymes catalyze hydrolysis, reduction or oxidation reactions; Phase II enzymes catalyze different conjugation reactions. Phase II arylamine N- acetyltransferases (ΝΑΤ, E.C. 2.3.1.5) constitute a conserved family of enzymes found in every major taxonomic group surveyed, except plants. The NAT enzymes catalyze the biotransformation of aromatic amines and hydrazines, including xenobiotics of synthetic origin that may have pharmacological or carcinogenic effects. The purpose of the present study was to conduct a thorough genomic survey of available sequenced prokaryotic genomes, in order to reconstruct and annotate the full open reading frame (ORF) of putative NAT genes. Subsequently, a phylogenetic analysis of all characterized NAT amino acid sequences was performed, supported by the construction of phylogenetic trees. Methods: For the retrieval of putative NAT nucleotide sequences from all accessible prokaryotic genomes, an exhaustive survey of all Entrez-Genome prokaryotic databases was conducted, using the tBLASTn search programme. Consensus amino acid sequences for bacterial
Load more

Recommended publications
  • Halomonas Almeriensis Sp. Nov., a Moderately Halophilic, 1 Exopolysaccharide-Producing Bacterium from Cabo De Gata
    1 Halomonas almeriensis sp. nov., a moderately halophilic, 2 exopolysaccharide-producing bacterium from Cabo de Gata (Almería, 3 south-east Spain). 4 5 Fernando Martínez-Checa, Victoria Béjar, M. José Martínez-Cánovas, 6 Inmaculada Llamas and Emilia Quesada. 7 8 Microbial Exopolysaccharide Research Group, Department of Microbiology, 9 Faculty of Pharmacy, University of Granada, Campus Universitario de Cartuja 10 s/n, 18071 Granada, Spain. 11 12 Running title: Halomonas almeriensis sp. nov. 13 14 Keywords: Halomonas; exopolysaccharides; halophilic bacteria; hypersaline 15 habitats. 16 17 Subject category: taxonomic note; new taxa; γ-Proteobacteria 18 19 Author for correspondence: 20 E. Quesada: 21 Tel: +34 958 243871 22 Fax: +34 958 246235 23 E-mail: [email protected] 24 25 26 The GenBank/EMBL/DDBJ accession number for the 16S rRNA gene 27 sequence of strain M8T is AY858696. 28 29 30 31 32 33 34 1 Summary 2 3 Halomonas almeriensis sp. nov. is a Gram-negative non-motile rod isolated 4 from a saltern in the Cabo de Gata-Níjar wild-life reserve in Almería, south-east 5 Spain. It is moderately halophilic, capable of growing at concentrations of 5% to 6 25% w/v of sea-salt mixture, the optimum being 7.5% w/v. It is chemo- 7 organotrophic and strictly aerobic, produces catalase but not oxidase, does not 8 produce acid from any sugar and does not synthesize hydrolytic enzymes. The 9 most notable difference between this microorganism and other Halomonas 10 species is that it is very fastidious in its use of carbon source. It forms mucoid 11 colonies due to the production of an exopolysaccharide (EPS).
    [Show full text]
  • Antibiotic Resistance of Symbiotic Marine Bacteria Isolated From
    phy ra and og n M Park et al., J Oceanogr Mar Res 2018, 6:2 a a r e i c n e O DOI: 10.4172/2572-3103.1000181 f R Journal of o e l s a e a n r r c ISSN:u 2572-3103 h o J Oceanography and Marine Research Research Article OpenOpen Access Access Antibiotic Resistance of Symbiotic Marine Bacteria Isolated from Marine Organisms in Jeju Island of South Korea Yun Gyeong Park1, Myeong Seok Lee1, Dae-Sung Lee1, Jeong Min Lee1, Mi-Jin Yim1, Hyeong Seok Jang2 and Grace Choi1* 1 Marine Biotechnology Research Division, Department of Applied Research, National Marine Biodiversity Institute of Korea, Seocheon-gun, Chungcheongnam-do, 33662, Korea 2 Fundamental Research Division, Department of Taxonomy and Systematics, National Marine Biodiversity Institute of Korea, Seocheon-gun, Chungcheongnam-do, 33662, Korea Abstract We investigated antibiotics resistance of bacteria isolated from marine organisms in Jeju Island of South Korea. We isolated 17 strains from a marine sponge, algaes, and sea water collected from Biyangdo on Jeju Island. Seven- teen strains were analyzed by 16S rRNA gene sequencing for species identification and tested antibiotic susceptibility of strains against six antibiotics. Strain JJS3-4 isolated from S. siliquastrum showed 98% similarity to the 16S rRNA gene of Formosa spongicola A2T and was resistant to six antibiotics. Strains JJS1-1, JJS1-5, JJS2-3, identified as Pseudovibrio spp., and Stappia sp. JJS5-1, were susceptive to chloramphenicol and these four strains belonged to the order Rhodobacterales in the class Alphaproteobacteria. Halomonas anticariensis JJS2-1, JJS2-2 and JJS3-2 and Pseudomonas rhodesiae JJS4-1 and JJS4-2 showed similar resistance pattern against six antibiotics.
    [Show full text]
  • Chapter 2 Isolation of Actinobacteria from Sea Sand, Dam Mud and Mountain Soil
    The copyright of this thesis vests in the author. No quotation from it or information derived from it is to be published without full acknowledgementTown of the source. The thesis is to be used for private study or non- commercial research purposes only. Cape Published by the University ofof Cape Town (UCT) in terms of the non-exclusive license granted to UCT by the author. University Actinomycete biodiversity assessed by culture-based and metagenomic investigations of three distinct samples in Cape Town, South Africa Town by Cape of Muhammad Saeed Davids University Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science in the Department of Molecular and Cell Biology, Faculty of Science, University of Cape Town, South Africa February 2011 1 Town Cape of University 2 Contents Acknowledgments 5 Abstract 6 Chapter 1: Introduction 1.1 Actinomycetes 10 1.2 Characteristics of selected actinomycete genera 1.2.1 The genus Streptomyces 13 1.2.2 The genus Amycolatopsis 14 1.2.3 The genus Micromonospora 14 1.3 Culture-independent technique (Metagenomics) Town 15 1.4 Drug resistance and tuberculosis (TB) 18 1.5 Aims of the study 18 1.6 References Cape 19 of Chapter 2: Isolation of actinobacteria from sea sand, dam mud and mountain soil 2.1 Abstract 24 2.2 Introduction 24 2.3 Materials and Methods 2.3.1 Sample collection, treatment and media 25 2.3.2 AntimicrobialUniversity activity determination 28 2.3.3 DNA extraction 29 2.3.4 16S-rRNA gene PCR amplification 29 2.3.5 Restriction endonuclease digestions (Rapid Identification
    [Show full text]
  • 4 Lasso Peptides Biosynthesis from a Marine Streptomyces Strain
    marine drugs Article Identification, Cloning and Heterologous Expression of the Gene Cluster Directing RES-701-3, -4 Lasso Peptides Biosynthesis from a Marine Streptomyces Strain Daniel Oves-Costales *, Marina Sánchez-Hidalgo , Jesús Martín and Olga Genilloud Fundación MEDINA, Centro de Excelencia en Investigación de Medicamentos Innovadores en Andalucía, Avda del Conocimiento 34, 18016 Armilla (Granada), Spain; [email protected] (M.S.-H.); [email protected] (J.M.); [email protected] (O.G.) * Correspondence: [email protected]; Tel.: + 34-958-993-965 Received: 17 March 2020; Accepted: 22 April 2020; Published: 1 May 2020 Abstract: RES-701-3 and RES-701-4 are two class II lasso peptides originally identified in the fermentation broth of Streptomyces sp. RE-896, which have been described as selective endothelin type B receptor antagonists. These two lasso peptides only differ in the identity of the C-terminal residue (tryptophan in RES-701-3, 7-hydroxy-tryptophan in RES-701-4), thus raising an intriguing question about the mechanism behind the modification of the tryptophan residue. In this study, we describe the identification of their biosynthetic gene cluster through the genome mining of the marine actinomycete Streptomyces caniferus CA-271066, its cloning and heterologous expression, and show that the seven open reading frames (ORFs) encoded within the gene cluster are sufficient for the biosynthesis of both lasso peptides. We propose that ResE, a protein lacking known putatively conserved domains, is likely to play a key role in the post-translational modification of the C-terminal tryptophan of RES-701-3 that affords RES-701-4.
    [Show full text]
  • Xi Reunión De La Red Nacional De Microorganismos Extremófilos (Redex 2013) 8-10 Mayo De 2013
    XI REUNIÓN DE LA RED NACIONAL DE MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOS 8-10 MAYO 2013 BUSQUISTAR (GRANADA) Parque Natural de Sierra Nevada Responsable de organización: Grupo “Exopolisacáridos Microbianos” Departamento de Microbiología. Facultad de Farmacia. Universidad de Granada. Campus Universitario de Cartuja s/n. 18071 Granada http://www.ugr.es/~eps/es/index.html Comité organizador: Presidente: Victoria Béjar Luque Vicepresidente: Emilia Quesada Arroquia Secretaria: Mª Eugenia Alferez Herrero Tesorero: Fernando Martínez-Checa Barrero Vocales: Ana del Moral García Inmaculada Llamas Company Alí Tahriou Colaboradores: Marta Torres Béjar Mª Dolores Ramos Barbero Hakima Amjres David Jonathan Castro Logotipo Redex: Empar Rosselló. www.artega.net Impreso por: “Imprime”. Facultad de Farmacia (Granada) Editorial: Ediciones Sider S.C. I.S.B.N: 978-84-941343-3-3 XI REUNIÓN DE LA RED NACIONAL DE MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOS (REDEX 2013) 8-10 MAYO DE 2013. BUSQUISTAR (GRANADA) ÍNDICE BIENVENIDA 5 AGRADECIMIENTOS 7 INFORMACIÓN GENERAL 9 PROGRAMACIÓN DIARIA 11 SESIÓN DE COMUNICACIONES ORALES I 15 SESIÓN DE COMUNICACIONES ORALES II 23 SESIÓN DE COMUNICACIONES ORALES III 33 SESIÓN DE COMUNICACIONES ORALES IV 43 SESIÓN DE COMUNICACIONES EN PANELES I 51 SESIÓN DE COMUNICACIONES EN PANELES II 65 ÍNDICE DE COMUNICACIONES Y PARTICIPANTES 79 LISTA DE PARTICIPANTES 81 NOTAS 87 3 XI REUNIÓN DE LA RED NACIONAL DE MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOS (REDEX 2013) 8-10 MAYO DE 2013. BUSQUISTAR (GRANADA) BIENVENIDA La XI Reunión de la Red Nacional de Microorganismos Extremófilos ha sido organizada por el Grupo de Investigación “Exopolisacáridos Microbianos” del Departamento de Microbiología de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Granada con el apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN, BIO2011- 12879-E).
    [Show full text]
  • Characterization of Streptomyces Species Causing Common Scab Disease in Newfoundland Agriculture Research Initiative Project
    Dawn Bignell Memorial University [email protected] Characterization of Streptomyces species causing common scab disease in Newfoundland Agriculture Research Initiative Project #ARI-1314-005 FINAL REPORT Submitted by Dr. Dawn R. D. Bignell March 31, 2014 Page 1 of 34 Dawn Bignell Memorial University [email protected] Executive Summary Potato common scab is an important disease in Newfoundland and Labrador and is characterized by the presence of unsightly lesions on the potato tuber surface. Such lesions reduce the quality and market value of both fresh market and seed potatoes and lead to significant economic losses to potato growers. Currently, there are no control strategies available to farmers that can consistently and effectively manage scab disease. Common scab is caused by different Streptomyces bacteria that are naturally present in the soil. Most of these organisms are known to produce a plant toxin called thaxtomin A, which contributes to disease development. Among the new scab control strategies that are currently being proposed are those aimed at reducing or eliminating the production of thaxtomin A by these bacteria in soils. However, such strategies require a thorough knowledge of the types of pathogenic Streptomyces bacteria that are prevalent in the soil and whether such pathogens have the ability to produce this toxic metabolite. Currently, no such information exists for the scab-causing pathogens that are present in the soils of Newfoundland. This project entitled “Characterization of Streptomyces species causing common scab disease in Newfoundland” is the first study that provides information on the types of pathogenic Streptomyces species that are present in the province and the virulence factors that are used by these microbes to induce the scab disease symptoms.
    [Show full text]
  • Genomic Insights Into the Evolution of Hybrid Isoprenoid Biosynthetic Gene Clusters in the MAR4 Marine Streptomycete Clade
    UC San Diego UC San Diego Previously Published Works Title Genomic insights into the evolution of hybrid isoprenoid biosynthetic gene clusters in the MAR4 marine streptomycete clade. Permalink https://escholarship.org/uc/item/9944f7t4 Journal BMC genomics, 16(1) ISSN 1471-2164 Authors Gallagher, Kelley A Jensen, Paul R Publication Date 2015-11-17 DOI 10.1186/s12864-015-2110-3 Peer reviewed eScholarship.org Powered by the California Digital Library University of California Gallagher and Jensen BMC Genomics (2015) 16:960 DOI 10.1186/s12864-015-2110-3 RESEARCH ARTICLE Open Access Genomic insights into the evolution of hybrid isoprenoid biosynthetic gene clusters in the MAR4 marine streptomycete clade Kelley A. Gallagher and Paul R. Jensen* Abstract Background: Considerable advances have been made in our understanding of the molecular genetics of secondary metabolite biosynthesis. Coupled with increased access to genome sequence data, new insight can be gained into the diversity and distributions of secondary metabolite biosynthetic gene clusters and the evolutionary processes that generate them. Here we examine the distribution of gene clusters predicted to encode the biosynthesis of a structurally diverse class of molecules called hybrid isoprenoids (HIs) in the genus Streptomyces. These compounds are derived from a mixed biosynthetic origin that is characterized by the incorporation of a terpene moiety onto a variety of chemical scaffolds and include many potent antibiotic and cytotoxic agents. Results: One hundred and twenty Streptomyces genomes were searched for HI biosynthetic gene clusters using ABBA prenyltransferases (PTases) as queries. These enzymes are responsible for a key step in HI biosynthesis. The strains included 12 that belong to the ‘MAR4’ clade, a largely marine-derived lineage linked to the production of diverse HI secondary metabolites.
    [Show full text]
  • Quorum Sensing in Some Representative Species of Halomonadaceae
    Life 2013, 3, 260-275; doi:10.3390/life3010260 OPEN ACCESS life ISSN 2075-1729 www.mdpi.com/journal/life Article Quorum Sensing in Some Representative Species of Halomonadaceae Ali Tahrioui 1, Melanie Schwab 1, Emilia Quesada 1,2 and Inmaculada Llamas 1,2,* 1 Department of Microbiology, Faculty of Pharmacy, University of Granada, Campus Universitario de Cartuja, 18071 Granada, Spain; E-Mails: [email protected] (A.T.); [email protected] (M.S.); [email protected] (E.Q.) 2 Biotechnology Research Institute, Polígono Universitario de Fuentenueva, University of Granada, 18071 Granada, Spain * Author to whom correspondence should be addressed; E-Mail: [email protected]; Tel.: +34-958-243871; Fax: +34-958-246235. Received: 7 December 2012; in revised form: 18 January 2013 / Accepted: 22 February 2013 / Published: 5 March 2013 Abstract: Cell-to-cell communication, or quorum-sensing (QS), systems are employed by bacteria for promoting collective behaviour within a population. An analysis to detect QS signal molecules in 43 species of the Halomonadaceae family revealed that they produced N-acyl homoserine lactones (AHLs), which suggests that the QS system is widespread throughout this group of bacteria. Thin-layer chromatography (TLC) analysis of crude AHL extracts, using Agrobacterium tumefaciens NTL4 (pZLR4) as biosensor strain, resulted in different profiles, which were not related to the various habitats of the species in question. To confirm AHL production in the Halomonadaceae species, PCR and DNA sequencing approaches were used to study the distribution of the luxI-type synthase gene. Phylogenetic analysis using sequence data revealed that 29 of the species studied contained a LuxI homolog.
    [Show full text]
  • Use of Environmental Bacteria As Plant Growth Promoters
    Use of environmental bacteria as plant growth promoters João Pedro Ribeiro dos Santos Mestrado de Biologia Funcional e Biotecnologia de Plantas Departamento de Biologia 2017/2018 Orientador Olga Maria Oliveira da Silva Lage, Professora Auxiliar, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto. Todas as correções determinadas pelo júri, e só essas, foram efetuadas. O Presidente do Júri, Porto, ______/______/_________ FCUP I Use of environmental bacteria as plant growth promoters Resumo O longo período de adaptação na terra aos mais diversos ambientes permitiu ás bactérias um grande desenvolvimento das capacidades metabólicas. Muitas espécies têm relações muito próximas com plantas, favorecendo o seu crescimento de diversas maneiras. Estas bactérias incluem espécies presentes na rizosfera, rizóbios e outros promotores de crescimento vegetal bacterianos (PGPB - Plant Growth Promoting Bacteria). Este trabalho teve como objetivo avaliar a possível capacidade de diferentes bactérias de água doce e marinhas, selecionadas a partir de uma grande coleção de cultura, para favorecerem o crescimento de plantas, nomeadamente Arabidopsis thaliana e Solanum lycopersicum. A primeira foi escolhida devido ao seu uso frequente em trabalhos científicos, enquanto que a segunda foi escolhida por causa do seu valor e interesse agro-económico. Foram três os parâmetros que permitiram a seleção de candidatos a PGPB, a solubilização de fosfato, a produção de acido índole-3-acético (IAA) e a formação de biofilme. Os quatro Planctomycetes testados (duas estirpes de Rhodopirellula báltica e duas estirpes de Rhodopirellula rubra), três Proteobacteria (Vibrio estirpe UAP 11, Halomonas estirpe UAP 6 e Marinomonas estirpe SAP 28) assim como o Firmicute Bacillus estirpe A(2)_12 foram usados para ensaios de co-cultura.
    [Show full text]
  • Halomonas Urmiana Sp. Nov., a Moderately Halophilic Bacterium Isolated from Urmia Lake in Iran
    TAXONOMIC DESCRIPTION Khan et al., Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2020;70:2254–2260 DOI 10.1099/ijsem.0.004005 Halomonas urmiana sp. nov., a moderately halophilic bacterium isolated from Urmia Lake in Iran Shehzad Abid Khan1†, Sepideh Zununi Vahed2†, Haleh Forouhandeh3, Vahideh Tarhriz3, Nader Chaparzadeh4, Mohammad Amin Hejazi5, Che Ok Jeon1,* and Mohammad Saeid Hejazi3,6,7,* Abstract In the course of screening halophilic bacteria in Urmia Lake in Iran, which is being threatened by dryness, a novel Gram- negative, moderately halophilic, heterotrophic and short rod- shaped bacteria was isolated and characterized. The bacterium was isolated from a water specimen and designated as TBZ3T. Colonies were found to be creamy yellow, with catalase- and oxidase- positive activities. The growth of strain TBZ3T was observed to be at 10–45 °C (optimum, 30 °C), at pH 6.0–9.0 (optimum, T pH 7.0) and in the presence of 0.5–20 % (w/v) NaCl (optimum, 7.5 %). Strain TBZ3 contained C16 : 0, cyclo- C19 : 0 ω8c, summed feature 3 (comprising C16 : 1 ω7c and/or C16 : 1 ω6c) and summed feature 8 (comprising C18 : 1 ω7c and/or C18 : 1 ω6c) as major fatty acids and ubiquinone-9 as the only respiratory isoprenoid quinone. Diphosphatidylglycerol, phosphatidylglycerol, phosphatidy- lethanolamine, glycolipid, unidentified phospholipid and unidentified polar lipids were detected as the major polar lipids. Strain TBZ3T was found to be most closely related to Halomonas saccharevitans AJ275T, Halomonas denitrificans M29T and Halomonas sediminicola CPS11T with the 16S rRNA gene sequence similarities of 98.93, 98.15 and 97.60 % respectively and in phylogenetic analysis strain TBZ3T grouped with Halomonas saccharevitans AJ275T contained within a large cluster within the genus Halo- monas.
    [Show full text]
  • Quorum Sensing Inhibitory Compounds from Extremophilic
    Quorum sensing inhibitory compounds from extremophilic microorganisms isolated from a hypersaline cyanobacterial mat 5 Raeid M. M. Abed1, Sergey Dobretsov2*, Marwan Al-Fori2, Sarath P. Gunasekera3, Kumar Sudesh 4 and Valerie J. Paul3 1 Biology Department, College of Science, Sultan Qaboos University, Al Khoud, Sultanate of Oman 10 2 Marine Science and Fisheries Department, College of Agricultural and Marine Sciences, Sultan Qaboos University, Al Khoud, Sultanate of Oman 3Smithsonian Marine Station, Fort Pierce, FL, USA 4School of Biological Sciences, Universiti Sains Malaysia, 11800, Penang, Malaysia 15 *Corresponding author: Sergey Dobretsov Mailing address: Marine Science and Fisheries Department, College of Agricultural and Marine Sciences, Sultan Qaboos University, Al Khoud, Sultanate of Oman Tel.: (968) 24143657 20 Fax: (968) 24413418 e-mail: [email protected] ; [email protected] Running title: Biotechnological potential of halophilic strains 1 Abstract In this study extremely halophilic and moderately thermophilic microorganisms from a hypersaline microbial mat were screened for their ability to produce antibacterial, antidiatom, antialgal and quorum sensing (QS) inhibitory compounds. Five bacterial strains belonging to the genera Marinobacter and Halomonas and one 5 archaeal strain belonging to the genus Haloterrigena were isolated from a microbial mat. The strains were able to grow at a maximum salinity of 22-25% and a maximum temperature of 45-60°C. Hexanes, dichloromethane and butanol extracts from the strains inhibited the growth of at least one out of nine human pathogens. Only butanol extracts of supernatants of Halomonas sp. SK-1 inhibited growth of the microalga Dunaliella salina. Most extracts from isolates inhibited QS of the acyl homoserine lactone producer and reporter 10 Chromobacterium violaceum CV017.
    [Show full text]
  • Halomonas Daqingensis Sp. Nov., a Moderately Halophilic Bacterium Isolated from an Oilfield Soil
    International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (2008), 58, 2859–2865 DOI 10.1099/ijs.0.65746-0 Halomonas daqingensis sp. nov., a moderately halophilic bacterium isolated from an oilfield soil Gang Wu,1 Xiao-Qing Wu,1 Ya-Nan Wang,2 Chang-Qiao Chi,2 Yue-Qin Tang,2 Kenji Kida,3 Xiao-Lei Wu2 and Zhao-Kun Luan1 Correspondence 1State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Xiao-Lei Wu Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, PR China [email protected] 2Department of Energy and Resources Engineering, College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, PR China Ya-Nang Wang 3 [email protected] Department of Materials and Life Science, Graduate School of Science and Technology, Kumamoto University, 2-39-1 Kurokami, Kumamoto City, Kumamoto 860-8555, Japan A Gram-negative, moderately halophilic, short rod-shaped, aerobic bacterium with peritrichous flagellae, strain DQD2-30T, was isolated from a soil sample contaminated with crude oil from the Daqing oilfield in Heilongjiang Province, north-eastern China. The novel strain was capable of growth at NaCl concentrations of 1–15 % (w/v) [optimum at 5–10 % (w/v)]. Phylogenetic analyses based on 16S rRNA gene sequences showed that the novel strain belonged to the genus Halomonas in the class Gammaproteobacteria; the highest 16S rRNA gene sequence similarities were with Halomonas desiderata DSM 9502T (98.8 %), Halomonas campisalis A4T (96.6 %) and Halomonas gudaonensis CGMCC 1.6133T (95.1 %). The major cellular fatty acids T of strain DQD2-30 were C18 : 1v7c (43.97 %), C19 : 0 cyclo v8c (23.37 %) and C16 : 0 (14.83 %).
    [Show full text]