Unravelling the metabolism of Kouleothrix aurantiaca by whole genome sequencing

通过全基因组测序揭示橙色寇勒丝菌的代谢

基本信息

批准号：
22F20714
负责人：
新田見匡
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-22 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

コウレオスリックス属の細菌はその糸状性の形態により活性汚泥のバルキングを誘引することが報告されている。廃水処理施設において、バルキングの発生は処理水質の悪化など様々な問題を引き起こす。本課題ではコウレオスリックス属オーランティアカ種細菌の全ゲノム塩基配列を解読し、同細菌の増殖制御因子を明らかにすることを目的とした。我々は先行研究において同細菌のゲノム塩基配列の一部を明らかにしていた。本課題ではその先行研究の結果も合わせて全容を解明することで、活性汚泥のバルキングの解決に繋がる有用な情報を得る計画であった。コウレオスリックス属オーランティアカ種の細菌5株について全ゲノム配列を決定した結果、そのゲノムは細菌としては比較的大きなサイズ（8.57-10.15 Mb）であることが分かった。解読したゲノム配列に基づき5株の系統解析を行ったところ、1株は他の4株とは遠縁であることがわかった。同株はコウレオスリックス属の新種の基準株になるものと考えられる。オーランティアカ種4株についてゲノムアラインメントを行った結果、それらは遺伝子位置が高いレベルで相同であり、株間の差異の多くは可動遺伝要素の挿入に起因していることがわかった。バクテリオファージを標的とした抗ウイルスシステムについて調べたところ、5株のゲノムには制限酵素やCRISPR-Casなどの抗ファージシステムが多く存在していた。これはコウレオスリックス属がファージによる感染への防御に優れることを示すとともに、それにより生息数が維持される可能性を示唆する結果であった。また代謝解析により好気と嫌気条件下でのコウレオスリックス属細菌の炭素利用経路を再構築することができた。コウレオスリックス属の細菌が活性汚泥環境で増殖する機序をさらに明らかにすることで、廃水処理施設におけるバルキングを防ぐための手段を構築できるものと考える。

据报道，由于丝状形态，库雷奥塞氏菌属的细菌吸引了活性污泥的散装。在废水处理设施中，散装的发生会导致各种问题，例如处理水质的恶化。该主题旨在解释Aurantiaca，Koureothrix物种的整个基因组核苷酸序列，并阐明该物种的生长调节剂。在先前的研究中，我们揭示了细菌的一些基因组核苷酸序列。该项目旨在提供有用的信息，可以通过阐明全部细节以及先前的研究结果来帮助解决激活污泥的堆积。确定了Koureothrix属的五个菌株的五个菌株的整个基因组序列，发现细菌的基因组相对较大（8.57-10.15 MB）。基于解密的基因组序列对五种菌株进行了系统发育分析，发现一种菌株相对于其他四个菌株是遥远的。该菌株被认为是Koureothrix属的新物种的标准菌株。四种Aurantiaca菌株的基因组比对表明它们在高水平的基因位置是同源的，并且菌株之间的很大差异是由于移动遗传元素的插入。当我们研究针对噬菌体的抗病毒系统时，我们发现这五种菌株的基因组包含许多抗疾病系统，例如限制性酶和CRISPR-CAS。这表明Koureothrix属在防止噬菌体感染方面非常出色，并且可以潜在地维持其人口。代谢分析还使我们能够在有氧和厌氧条件下重建Koureothrix属的碳利用途径。通过进一步阐明在活性污泥环境中库雷奥斯里克斯属的细菌生长的机制，我们认为可以建立措施来防止废水处理设施中的膨胀。