Deinococcus deserti
| Deinococcus deserti | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | Bakterie |
| Provins: | Deinococcota |
| Klass: | Deinococci |
| Beställa: | Deinococcales |
| Familj: | Deinococcaceae |
| Släkte: | Deinococcus |
| Arter: |
D. deserti
|
| Binomialt namn | |
|
Deinococcus deserti de Groot et al. 2005
|
|
Deinococcus deserti är en gramnegativ , stavformad bakterie som tillhör Deinococcaceae , en grupp extremt radiotoleranta bakterier. D. deserti och andra Deinococcaceae uppvisar en extraordinär förmåga att motstå joniserande strålning .
Beskrivning
Deinococcus deserti har gemensamt med andra Deinococci en mycket kondenserad nukleoid, ett högt cellulärt Mn/Fe-förhållande och flera av de Deinococcus -specifika strålningstoleransassocierade generna, till exempel ddrA till ddrD, pprA och irrE.
Genomet av D. deserti VCD115 består av fyra replikoner: en huvudkromosom (2,82 Mb) och tre plasmider, P1 (325 kb), P2 (314 kb) och P3 (396 kb).
Historia
Två gamma- och UV-strålningstoleranta stammar isolerades från en blandning av sandprover som samlats in i Saharaöknen i Marocko och Tunisien, efter exponering av sanden för 15 kGy gammastrålning. Stammarna växte inte på rikt medium såsom tryptikas sojabuljong (TSB), men växte som vitaktiga kolonier på tiofaldigt utspädd TSB. De genotypiska och fenotypiska egenskaperna möjliggjorde differentiering från erkända Deinococcus -arter. Stammarna identifierades därför som representerande en ny art , för vilken namnet Deinococcus deserti sp. nov. föreslås.
Radioresistens
Kromosomer med många strålnings- eller uttorkningsinducerade dubbelsträngsbrott kan repareras på några timmar i D. deserti . Den extrema radiotoleransen hos Deinococcaceae var föremål för intensiva undersökningar med D. radiodurans som modell.
Mekanismer för strålningsmotstånd
I celler utsatta för bestrålning var DNA-rekombinas, RecA, det första proteinet som visade sig vara starkt inducerat. RecA är avgörande för radiotolerans och för troheten i DNA-reparation och genomstabilitet i D. radiodurans . De molekylära mekanismerna bakom DNA-reparation undersöktes också med transkriptomik som ledde till beskrivningen av en repertoar av gener som svarar på akut gammastrålning, inklusive gener involverade i DNA-replikation , reparation och rekombination, cellväggsmetabolism, cellulär transport och många med okarakteriserade funktioner.
I tidigare mikroarrayexperiment med D. radiodurans var de fem mest radioinducerade generna de Deinococcus -specifika generna ddrA , ddrB , ddrC , ddrD och pprA . Deras homologer i D. deserti var också bland de mest inducerade, vilket visar att inte bara deras närvaro utan även deras starka uppreglering som svar på strålningsskador bevaras.
Ett vanligt 17-baspar strålnings/torkningsresponsmotiv (RDRM) har identifierats uppströms om en uppsättning av strålningsinducerade gener, inklusive olika DNA-reparationsgener såsom recA , gyrA , uvrB och ssb , vilket starkt antyder närvaron av ett RDR-regulon som är bevarad i Deinococcus- arter. irrE - genen är väsentlig för strålningsmotstånd och krävs för det strålningsinducerade uttrycket av recA och andra gener med ett RDRM-ställe (strålnings-/uttorkningssvarsmotiv) i D. radiodurans och D. deserti . DdrO skulle kunna vara den globala regulatorn av RDR-regulonet, eftersom det är den enda inducerade och konserverade regulatorgenen som föregås av ett RDRM-ställe i D. radiodurans, D. geothermalis och D. deserti . IrrE är ett platsspecifikt proteas som klyver och inaktiverar repressorn DdrO, vilket resulterar i inducerat uttryck av gener som krävs för DNA-reparation och cellöverlevnad efter exponering för strålning.
RecAC och RecAP är funktionella proteiner som tillåter reparation av massiva DNA-skador efter exponering av D. deserti för höga doser av gamma- och UV-strålning. ImuY och DnaE2 är involverade i UV-inducerad punktmutagenes.
Evolution av radioresistens
Utvecklingen av organismer som kan överleva akuta strålningsdoser på 15 000 Gy är svår att förklara med tanke på den uppenbara frånvaron av högradioaktiva livsmiljöer på jorden över geologisk tid. Således verkar det mer troligt att det naturliga urvalstrycket för utvecklingen av strålningsresistenta bakterier var kronisk exponering för icke-radioaktiva former av DNA-skador, särskilt de som främjas av uttorkning.
Proteomics
Noggrann genomannotering av dess 3455 gener vägleddes i stadium av primär annotering av en omfattande proteomanalys . En uppsättning av 1348 proteiner avslöjades efter tillväxt under standardbetingelser och proteomfraktionering genom fenyl-Sepharose- kromatografi .
I denna studie karakteriserades 664 N-terminala peptider från 341 proteiner, vilket ledde till validering av 278 och korrigering av 63 translationsinitieringskodon i D. deserti VCD115 -genomet. Fyra nya öppna läsramar detekterades också i dess genom genom detektion av peptidsignaturer för motsvarande polypeptider. Peptider identifierades med hjälp av MASCOT-sökmotorn mot en databas bestående av en sex-frame translation av hela D. deserti- genomet. Denna databas omfattade 65 801 hypotetiska proteinsekvenser med en stor del av korta ORF:er (68% av ORF:erna har mindre än 80 rester).
I detta skede har 557 signaturer som matchar N-ändarna av 278 olika proteiner som tidigare antecknats.
1119 polypeptider från D. deserti förutspåddes innehålla en signalpeptid antingen av de neurala nätverken eller dolda Markov-modeller .
Totalt 341 protein N-terminaler identifierades säkert i det D. deserti TMPP-märkta proteomet. Bland dessa var 63 inte korrekt kommenterade i den första D. deserti- genomnoteringen och bör modifieras i enlighet med detta. Det har gjorts en jämförelse mellan gensekvenserna för de tre sekvenserade Deinococcus -genomen. Det föreslås att N-ändarna av 37 och 100 ytterligare proteiner från D. geothermalis respektive D. radiodurans- genom ska omnoteras. När man överväger de manuellt validerade TMPP-modifierade peptiderna, identifierades 664 unika signaturer för N-terminaler med 398 tryptiska och 266 kymotryptiska sekvenser. Dessa två nedbrytningar visade sig således vara komplementära. N-termini-datauppsättningen motsvarar 10% av det teoretiska proteomet. Ett betydande antal felaktiga anteckningar måste förmodligen fortfarande korrigeras.