基因組研究揭示了Micromonospora sp. PTRAS2的抗菌潛力
《Microbiology Resource Announcements》:Genomic insights highlight antimicrobial potential of Micromonospora sp. PTRAS2
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時間:2026年01月29日
來源:Microbiology Resource Announcements 0.6
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印度拉加恩杰多汁樹根際分離的Micromonospora sp. strain PTRAS2基因組分析顯示,其7.6Mb基因組(G+C含量73.7%)包含多種生物合成基因簇(如聚酮、非核糖體肽),并攜帶CRISPR-Cas系統及抗微生物基因,提示新型生物活性化合物及抗性機制的研究價值。
摘要
Micromonospora屬PTRAS2菌株是一種革蘭氏陽性放線菌,從印度Raiganj地區的桑樹根際土壤中分離得到,其基因組大小為7.6 Mb(G+C含量為73.7%)。基因組分析顯示該菌含有多個用于合成抗菌和生物活性化合物的基因簇,表明其具有成為新型天然產物來源的潛力。
公告
Micromonospora屬菌株屬于革蘭氏陽性、需氧、絲狀放線菌,通常形成橙色菌落,在孢子形成過程中會變為紅色、棕色或黑色(
1)。這類菌廣泛分布于土壤和與植物相關的生態位中,以產生結構多樣的次級代謝產物而聞名,包括抗生素和水解酶(
2,
3)。它們豐富的生物合成基因簇(BGCs)使其成為天然產物發現和生物技術研究的首選對象。
Micromonospora屬PTRAS2菌株是從一株桑樹的根際土壤中分離得到的(地理坐標:25.6072°N, 88.1303°E;采樣日期:2025年4月6日;采樣時間:上午10:30(IST時間)。將10克土壤樣本懸浮在90毫升無菌0.9% NaCl溶液中,進行系列稀釋后接種到淀粉酪蛋白瓊脂培養基上(成分:淀粉10.0克、KNO
3 2.0克、NaCl 2.0克、K
2HPO
4 2.0克、MgSO
4·7H
2O 0.05克、CaCO
3 0.02克、FeSO
4 0.01克、酪蛋白0.3克、瓊脂20.0克、蒸餾水1升,pH值7.0),并在30°C下培養4-5天(
3)。通過多次劃線培養純化單菌落。在第三次傳代后選取一個形態穩定的菌落進行進一步分析,該菌落可連續傳代12代,并保存在-80°C、20%甘油環境中。
使用標準酚-氯仿方法從該單菌落中提取基因組DNA(
4)。利用KAPA HyperPlus試劑盒(Roche #07962428001)制備雙端文庫,并在Illumina NovaSeq 6000平臺上進行測序。使用Qubit 4.0和LabChip GX Touch對文庫進行定量和插入片段長度評估。測序產生了29,570,242條讀段(平均長度2 × 150 bp)。原始讀段通過FastQC v.0.11.9進行質量檢測,并使用Fastp v.0.23.4進行預處理(參數:--length_required 50 --correction --trim_poly_g --cut_front --cut_tail --qualified_quality_phred 30 --unqualified_percent_limit 30 --averageQUAL 30)。處理后的讀段使用Unicycler v.0.4.4進行
de novo組裝(
7)。使用CheckM2 v.1.0.1評估基因組完整性和污染情況(
8),并利用BV-BRC v3.54.6進行注釋(
9)。除非另有說明,所有軟件工具均使用默認參數。最終組裝得到的基因組包含82個contig,平均長度為756,057 bp,平均堿基對含量(N
50)為4。該基因組全長7,677,193 bp,G+C含量為73.7%,平均測序深度為577.75倍。共注釋出6,839個編碼序列,包括5個rRNA基因和59個tRNA基因。使用CGView生成了基因組環狀圖(
圖1)(
10)。
圖1 使用CGView生成的Micromonospora sp. strain PTRAS2基因組的環狀圖。從外向內看,第1和第4環顯示正向和反向鏈上的預測編碼序列(CDSs);第2環顯示CRISPR-Cas系統特征;第3環(骨架)顯示contigs;第5環顯示G+C%含量;第6環顯示GC偏斜情況。基因組分析發現該菌含有多種生物合成基因簇,包括多酮類、非核糖體肽以及核糖體合成和翻譯后修飾的肽類。部分基因簇與已知生物合成系統(如loseolamycin A1/A2、SapB和chromomycin A3)具有高度相似性,表明該菌具有產生新型生物活性化合物的潛力。此外,該基因組還攜帶抗菌抗性基因(如qacG和vanW),以及來自Streptomyces venezuelae的rox同源基因,提示可能存在利福霉素修飾基因的水平轉移。該基因組還包含一個明確的I-E型CRISPR-Cas系統及多個CRISPR陣列,體現了其基因組的可塑性和適應性,以及通過抗菌抗性和適應性免疫實現生存的雙重策略。
致謝
Pankaj Mandal感謝Swami Vivekananda Merit-cum-Means獎學金的支持(申請編號:WBP241720165040)。
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