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有读书笔记Genomic insights into an obligate epibiotic bacterial predator: Micavibrio aeruginosavorus ARL-13

唐唐 添加于 2011-11-7 05:11 | 1532 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Wang Z, Kadouri DE, Wu M

  •  摘 要

    Background Although bacterial predators play important roles in the dynamics of natural microbial communities, little is known about the molecular mechanism of bacterial predation and the evolution of diverse predatory lifestyles. Results We determined the complete genome sequence of Micavibrio aeruginosavorus ARL-13, an obligate bacterial predator that feeds by "leeching" externally to its prey. Despite being an obligate predator depending on prey for replication, M. aeruginosavorus encodes almost all major metabolic pathways. However, our genome analysis suggests that there are multiple amino acids that it can neither make nor import directly from the environment, thus providing a simple explanation for its strict dependence on prey. Remarkably, despite apparent genome reduction, there is a massive expansion of genomic islands of foreign origin. At least nine genomic islands encode many genes that are likely important for Micavibrio-prey interaction such as hemolysin-related proteins. RNA-Seq analysis shows substantial transcriptome differences between the attack phase, when M. aeruginosavorus seeks its prey, and the attachment phase, when it feeds and multiplies. Housekeeping genes as well as genes involved in protein secretion were all dramatically up-regulated in the attachment phase. In contrast, genes involved in chemotaxis and flagellum biosynthesis were highly expressed in the attack phase but were shut down in the attachment phase. Our transcriptomic analysis identified additional genes likely important in Micavibrio predation, including porins, pilins and many hypothetical genes. Conclusions The findings from our phylogenomic and transcriptomic analyses shed new light on the biology and evolution of the epibiotic predatory lifestyle of M. aeruginosavorus. The analysis reported here and the availability of the complete genome sequence should catalyze future studies of this organism.

  •  详细资料

    • 文献种类:期刊
    • 期刊名称: BMC Genomics
    • 期刊缩写: BMC Genomics
    • 期卷页: 2011年  第12卷 第1期 453页
    • ISBN: 1471-2164

  •  所属群组

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    研究发现细菌中的“吸血鬼”
    来自弗吉尼亚大学的生物学家们发现了一种类似于“吸血鬼”的细菌可通过粘附到包括人类某些病原体在内的细菌上，掠夺它们的养分来维持自身的生存和繁殖。这一研究发现为我们提供了一种有潜力用于治疗多种传染性疾病的活性抗生素。
     
    这种名为Micavibrio aeruginosavorus的细菌大约是在30年前在废水中被发现的，由于使用常规的微生物技术难以培养并对其进行检测，因而一直没有对其开展广泛的 研究。近期来自弗吉尼亚大学艺术与科学学院的Martin Wu和学生Zhang Wang破解了该细菌的基因组，并解析了它的“生存之道”。相关研究论文发表在《BMC基因组学》（BMC Genomics）杂志上。
     
    研究人员发现这种细菌的生存途径主要是通过找到其他种类的细菌作为猎物，然后粘附到它们的 细胞壁上来掠夺它们的养分。不同于大多数的细菌是从周围环境中汲取养分，M. aeruginosavorus只能是借助于其特异性的猎物细菌来维持自身的生存和繁殖。这种杀死宿主细菌的能力使得它有可能成为一种强有力的抗菌剂用于 摧毁有害的病原体。
     
    该细菌的靶向宿主之一就是名为Pseudomonas aeruginosavorus的细菌，它是引起囊性纤维变性患者严重肺部感染的主要病因。
     
    “由于这种细菌能够主动地寻找到并向那些对人体极其有害的细菌发起攻击，因此病理学家有可能最终利用这一细菌来以毒攻毒，以火灭火，”Martin Wu说。
     
    “在几年前，要开展这一方面的研究是件非常困难的事情，需要大量的研究资金。我们的实验室利用了最尖端的技术来解码这一细菌基因组，尤其将研究焦点放在了寻找和攻击宿主的分子机制上，”Martin Wu说。
     
    由于传统抗生素的滥用导致了“超级细菌”的出现，对目前所有的治疗策略均产生了耐受性。
     
    目前急需找到新的治疗方法在摧毁病原体的同时又能避免促发它们产生抗性。而M. aeruginosavorus对宿主的高度选择性，使得它对于寄生在环境和人体中的数千种有益菌不会产生毒害作用。因此将其作为一种活性抗生素使用，既 能够降低我们对传统抗生素的依赖，又能帮助我们减缓目前面对的耐药性问题。
     
    该细菌的另一个优势就是它能够在粘滞流体中游动，例如P. aeruginosavorus病菌可寄生在囊性纤维变性患者的肺部，形成胶水样的生物膜，来增强其对出常规抗生素的抗性。M. aeruginosavorus可通过粘液和生物膜对P. aeruginosavorus发动攻击。
     
    而M. aeruginosavorus的这一特性也可使其被广泛地应用到工业和医疗用途中，防止细菌生物膜形成。
     
    Martin Wu表示还需对M. aeruginosavorus开展更深入的研究来全面地了解这一细菌的基因功能，对其进行遗传工程修饰以改造其特异性的猎食特性，将使其更好地用于到人类疾病的特异性治疗中去。（来源：生物通 何嫱）
     
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