Геномная организация организма отражает его «горячий» образ жизни

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD) и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) использовали комплексный биоинформатический и мульти-омиксный подход для характеристики геномной организации бактерии Thermotoga maritima. Эта бактерия растет при экстремальных температурах от 131 до 194°F (55–90°C). Исследование, опубликованное в PLoS Genetics, показало, что организация генома отражает образ жизни организма.

Ключевые результаты:

  • Протеомное покрытие: Охвачено 74% потенциальных белков бактерии, что привело к существенному пересмотру аннотации генома.
  • Новые открытия: Обнаружено 66 новых белков. С помощью протеомных данных исправлено 32% из 369 расхождений в длине генов.
  • Особенности регуляции: У T. maritima обнаружено очень мало транскрипционной и посттранскрипционной регуляции.

Научное и практическое значение:

  1. Эволюция: Гипертермофильная природа T. maritima делает её моделью для понимания факторов, направляющих эволюцию микробов в условиях, напоминающих раннюю Землю. Ученые предполагают, что физико-химические ограничения в прошлом ограничивали сложность организмов, а их ослабление позволило увеличить разнообразие.
  2. Биотехнология: Результаты повышают потенциальную полезность организма для приложений, таких как высокотемпературное биологическое производство химикатов, биотоплива или фармацевтических препаратов.
  3. Методология: Примененный комплексный «пан-омиксный» подход создал ценный ресурс для научного сообщества, включая улучшенную аннотацию генов, идентификацию новых генов и определение последовательностей, связанных с экспрессией генов.

Методы исследования:

Команда интегрировала несколько наборов данных геномного масштаба с биоинформатическими прогнозами. Использованные подходы включали:

  • Омикс: повторное секвенирование генома, транскриптомика, RNA-seq, пептидное картирование методом жидкостной хроматографии-тандемной масс-спектрометрии (LC-MS/MS).
  • Биоинформатика: повторная аннотация генома, предсказание функциональных РНК, расчет энергии сайта связывания рибосомы, определение внутренних терминаторов.

Полученные комплексные данные улучшают возможности прогнозного моделирования. Следующим шагом является биоинженерия этого организма для целевых приложений.