АНАЛІЗ КЛАСТЕРІВ БІОСИНТЕТИЧНИХ ГЕНІВ BACILLUS VELEZENSIS ONU 553 IN SILICO
DOI:
https://doi.org/10.18524/2307-4663.2024.1(60).302315Ключові слова:
Bacillus velezensis, кластери генів, біоінформатичний аналізАнотація
Метою роботи був аналіз кластерів генів асоційованих з біосинтезом вторинних метаболітів (BGC) Bacillus velezensis ONU 553 з використанням біоінформатичних методів. Методи. Ідентифікацію виду проводили з використанням сервера TYGS; для розрахунку ANI (Average Nucleotide Identity) використовували EzBioCloud. Аналіз наявності кластерів генів, бактеріоцинів проводили за допомогою antiSMASH, Bagel4, відповідно. Результати. Показано, що за результатами ідентифікації, філогенетичного аналізу та ДНК-ДНК-гібридизації (DDH), проведеної in silico штам Bacillus velezensis ONU 553 відноситься до оперативної групи B. amyloliquefaciens (OGBa). В геномі дослідженного штаму виявлені послідовності, що ідентифіковані як можливі фаги та CpG-острівки. Ідентифіковано 12 кластерів біосинтетичних генів (BGC) з використанням інструменту antiSMASH. Визначено кластер нового метаболіту (регіон 11). Показана наявність двох кластерів генів бактеріоцинів в геномі Bacillus velezensis ONU 553, які на підставі гомології корового гена віднесені до uberolysin/carnocyclin та антимікробного пептиду LCI. Висновки. Підтверджена належність Bacillus velezensis ONU 553 до групи B. amyloliquefaciens (OGBa). Визначені кластери генів, які відповідають за синтез сурфактинів, полієнових антибіотиків, антимікробних пептидів, макролідних антибіотиків та бактеріоцинів. Отримані результати свідчать, що B. velezensis ONU 553 є перспективним для використання в галузі «Блакитної біотехнології» для розробки нових препаратів з антимікробною та антифунгіцідною активністю.
Посилання
Arndt D, Grant JR, Marcu A, Sajed T, Pon A, Liang Y, Wishart DS, et al. PHASTER: a better, faster version of the PHAST phage search tool. Nucleic Acids Res. 2016; 44(1):16-21.
Baharum SN, Beng EK, Mokhtar MAA. Marine Microorganisms: Potential Application and Chal-lenges. Journal of Biological Sciences. 2010; 10: 555-564.
Bédard F, Biron E. Recent progress in the chemical synthesis of class II and S-glycosylated bacterioc-ins. Front Microbiol. 2018; 9: 1-4.
Blin K, Shaw S, Augustijn HE., Reitz ZL, Biermann F, Alanjary M, Fetter A, Terlouw BR, Metcalf WW, Helfrich EJN, van Wezel GP, Medema MH, Webber T. antiSMASH 7.0: new and im-proved predictions for detection, regulation, chemical structures and visualization. Nucleic Ac-ids Research. 2023: gkad344.
Chakraborty K, Kizhakkekalam VK, Joy M, Chakraborty RD. Bacillibactin class of siderophore an-tibiotics from a marine symbiotic Bacillus as promising antibacterial agents. Appl Microbiol Bio-technol. 2022;106(1):329-340.
Cotter PD, Hill C, Ross RP. Bacteriocins: developing innate immunity for food. Nat Rev Microbiol. 2005; 3: 777-788.
Field D, Ross RP, Hill C. Developing bacteriocins of lactic acid bacteria into next generation bio-preservatives. Curr Opin Food Sci. 2018; 20: 1-6.
Gabrielsen C, Brede DA, Nes IF. Circular bacteriocins: biosynthesis and mode of action. Appl Envi-ron Microbiol. 2014; 80: 6854-6862.
Guo S, Zhang JW, Dong L.H, Li X, Asif M, Guo Q.G, Jiang WJ, Ma P, Zhang LQ. Fengycin produced by Bacillus subtilis NCD-2 is involved in suppression of clubroot on Chinese cabbage. Biol Con-trol. 2019; 136: Article 104001.
He S, Wang H, Yan X, Zhu P, Chen J, Yang R. Preparative isolation and purification of macrolactin antibiotics from marine bacterium Bacillus amyloliquefaciens using high-speed counter-current chromatography in stepwise elution mode. J. Chromatogr. A. 2013; 1272: 15-19.
Holland BR, Huber KT, Dress A, Moulton V. Delta plots: A tool for analyzing phylogenetic distance data. Mol. Biol. Evol. 2002; 19: 2051-2059.
Kumar S, Stecher G, Li M, Knyaz C, Tamura K. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analy-sis across Computing Platforms. Mol Biol Evol. 2018; 35(6): 1547-1549.
Lee I, Kim YO, Park SC, Chun J. OrthoANI: an improved algorithm and software for calculating av-erage nucleotide identity. Int J Syst Evol Microbiol. 2016; 66: 1100-1103
Medema MH, Blin K, Cimermancic P, De Jager V, Zakrzewski P, Fischbach MA, Weber T, Takano E, Breitling R. antiSMASH: Rapid identification, annotation and analysis of secondary metabolite biosynthesis gene clusters in bacterial and fungal genome sequences. Nucleic Acids Res. 2011; 39:339-346.
Meier-Kolthoff JP, Göker M. TYGS is an automated high-throughput platform for state-ofthe-art ge-nome-based taxonomy. Nat Commun. 2019;10(1):1-10.
Ngalimat MS, Yahaya RSR, Baharudin MMA, Yaminudin S., Karim M, Ahmad SA, Sabri SA. Re-view on the Biotechnological Applications of the Operational Group Bacillus amyloliquefaciens. Microorganisms. 2021; 9(3): Article 614.
Roy A, Mahata D, Paul D, Korpole S, Franco OL, Mandal SM. Purification, biochemical characteri-zation and self-assembled structure of a fengycin-like antifungal peptide from Bacillus thurin-giensis strain SM1. Front Microbiol. 2013; 21(4):artical:332.
Saikia K, Belwal VK, Datta D, Chaudhary N. Aromatic-rich C-terminal region of LCI is a potent an-timicrobial peptide in itself . Biochemical and Biophysical Research Communications. 2019; 519(2): 372-377.
Scholz R, Vater J, Budiharjo A, Wang Z, He Y, Dietel K, Schwecke T, Herfort S, Lasch P, Borriss R. Amylocyclicin, a novel circular bacteriocin produced by Bacillus amyloliquefaciens FZB42. J. Bacteriol. 2014; 196: 1842-1852.
Shtenikov MD, Ostapchuk AM, Vasylieva NY, Luzhetskyy AM, Rückert C, Kalinowski J, Ivanytsia, VО. Characteristics of genome of Bacillus velezensis ONU 553 strain isolated from the bottom sediments of the Black Sea. Mikrobiol. Z. 2020; 82(3):14-21.
Straight PD, Fischbach MA, Walsh CT, Rudner DZ, Kolter R. A singular enzymatic megacomplex from Bacillus subtilis. Proc Natl Acad Sci USA. 2007; 104: 305–310.
van Heel A J, Jong Ade, Song C, Viel JH, Kok J, Kuipers O P, BAGEL4: a user-friendly web server to thoroughly mine RiPPs and bacteriocins. Nucleic Acids Research. 2018; 46(W1): 278-281.
Wattam AR, Brettin T, Davis JJ, Gerdes S, Kenyon R, Machi D. Assembly, Annotation, and Com-parative Genomics in PATRIC, the All Bacterial Bioinformatics Resource Center. Comparative Genomics. Methods Mol Biol. – New York: Humana Press. 2018: 79-101.
Wu L, Wu H, Chen L, Yu X, Borriss R, Gao X. Difficidin and bacilysin from Bacillus amyloliquefa-ciens FZB42 have antibacterial activity against Xanthomonas oryzae rice pathogens. SCI Rep-UK. 2015; 5: 129-135.
Xiao S, Chen N, Chai Z, Zhou M, Xiao C, Zhao S, Yang X. Secondary metabolites from marine-derived Bacillus: a comprehensive review of origins, structures, and bioactivities. Mar. Drugs. 2022; 20(9): artical: 567.
Yoon SH, Ha SM, Lim J, Kwon S, Chun JA. large-scale evaluation of algorithms to calculate average nucleotide identity. Antonie Van Leeuwenhoek. 2017;110: 1281-1286.
Zhang D, Gao Y, Wang Y, Liu C, Shi C. Advances in taxonomy, antagonistic function and applica-tion of Bacillus velezensi. Microbiol. China . 2020; 47: 3634-3649.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Н. Ю. Васильєва, М. О. Кішинська , М. Д. Штеніков
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор передає журналу (університету) на безоплатній основі невиключні права на використання статті (на весь строк дії авторського права починаючи з моменту публікації, розміщення статті на веб-сторінці журналу, в репозитарії відкритого доступу) без одержання прибутку; на відтворення статті чи її частин в електронній формі (включаючи цифрову); виготовлення ії електронних копій для постійного архівного зберігання; виготовлення електронних копій статті для некомерційного розповсюдження; внесення статті до бази даних репозитарію; надання електронних копій статті в доступі мережі інтернет.
Автор гарантує, що у статті не використовувалися статті або авторські права, які належать третім особам; гарантує, що на момент розміщення статті на веб-сторінці, в репозитарії ОНУ лише йому належать виключні майнові права на статтю, що розміщується; майнові права на статтю ні повністю, ні в частині нікому не передано (не відчуджено), майнові права на статтю ні повністю, ні в частині не є предметом застави, судового спору або претензій з боку третіх осіб.
Автор зберігає за собою право використовувати самостійно чи передавати права на використання статті третім особам.
Автор надає журналу право на використання статті такими способами:
переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати її за погодженням з автором; перекладати статтю у випадку, коли стаття викладена мовою іншою, ніж мова, якою передбачена публікація у виданні. Якщо журнал виявить бажання використовувати статтю іншими способами: перекладати, розміщувати повністю або частково у мережі інтернет, публікувати статтю в інших, в тому числі іноземних виданнях, включати статтю як складову частину до інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, умови оформлюються додатковою угодою.
Автор підтверджує, що він є автором (співавтором) цієї статті; авторські права на дану статтю не передані іншому видавцю; дана стаття не була раніше опублікована у будь-якому іншому виданні до публікації її журналом.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
