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Genomic insights into the evolution and unexpected lifestyle of the mucus-dwelling bacterium Mucispirillum schaedleri
Carina Pfann
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ökologie
Betreuer*in
Alexander Loy
DOI
10.25365/thesis.39290
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29148.25201.746365-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Mucispirillum schaedleri bewohnt die Darmschleimschicht im Verdauungstrakt von Säugetieren und es wurde angenommen, dass es dort Schleim abbaut. Wir haben das Genom von Mucispirillum schaedleri ASF457 analysiert um Einblicke in die Stoffwechselkapazität und in den potenziellen Lebensstil dieses Gram-negativen Bakteriums, das zum Phylum Deferribacteres gehört, zu gewinnen. Für einen Bewohner der Darmschleimhaut ist es überraschend, dass dem Genom das Potenzial zum Abbau von Polysacchariden fehlt. Mucispirillum schaedleri verwendet vielmehr Aminosäuren, Peptide, Glycerol und kurzkettige Fettsäuren für seinen Energiestoffwechsel. Zusätzlich kann es Nitrat über die dissimilatorische Nitratreduktion zu Ammonium reduzieren, und es verfügt über Mechanismen zum Abfangen von Sauerstoff und reaktiven Sauerstoffspezies, welche während Entzündungsprozessen im Darm das Überleben von Mucispirillum schaedleri ermöglichen. Mucispirillum schaedleri ist beweglich und zur Chemotaxis befähigt. Es kann verschiedene Eukaryoten-ähnliche Proteine als Effektoren sekretieren und besitzt ein Typ VI Sekretionssystem um mit anderen Bakterien und/oder dem Wirt zu interagieren. Auch hat es Mechanismen zur Verteidigung gegen andere Bakterien und Viren, einen integrierten Prophagen, der sich nun in einem unvollkommenen Zustand im Genom befinden dürfte, und es hat verschiedene Gene für Resistenzen gegen Antibiotika und Chemotherapeutika. Um horizontalen Gentransfer zu untersuchen haben wir einen phylogenetischen Ansatz auf Basis der einzelnen Gene gewählt. Interessanterweise wurde mehr als die Hälfte der Gene im Genom horizontal von anderen Bakterien übertragen, die meisten kamen dabei von Proteobacteria, insbesondere Deltaproteobacteria und Epsilonproteobacteria, und Firmicutes. Die horizontal übertragenen Gensätze für z. B. das Typ VI Sekretionssystem, die Sekretion von Effektor-Proteinen, und die Nutzung von Glycerol könnten sein Überleben und die Etablierung im Darmtrakt von Säugetieren ermöglicht haben.
Abstract
(Englisch)
Mucispirillum schaedleri inhabits the mucus layer of the mammalian gastrointestinal tract, where it was thought to degrade mucus. We analyzed the genome of Mucispirillum schaedleri ASF457 to gain insights into the metabolic capacity and general lifestyle of this Gram-negative bacterium belonging to the phylum Deferribacteres. Most surprisingly for an inhabitant of the mucus layer, the genome lacks the potential for degrading polysaccharides. Mucispirillum schaedleri rather uses amino acids, peptides, glycerol and short-chain fatty acids for its energy metabolism. Additionally, it can reduce nitrate via dissimilatory nitrate reduction to ammonia, and it has systems for scavenging oxygen and reactive oxygen species that facilitate survival during inflammatory events. Mucispirillum schaedleri is motile and is capable of chemotaxis. It can secret various eukaryotic-like proteins as effectors and harbors a type VI secretion system for interaction with other bacteria and/or the host. It also has mechanisms for defense against other bacteria and viruses, an integrated prophage that may now reside in a defective state inside the genome, and several antibiotic and drug resistance genes. To detect lateral gene transfer, we used a phylogenetic approach on a gene basis. Interestingly, more than half of the genes in the genome had putatively been horizontally transferred from other bacteria, with the majority coming from Proteobacteria, especially Deltaproteobacteria and Epsilonproteobacteria, and from Firmicutes. Laterally transferred pathways from other gut bacteria like the type VI secretion system, secretion of effector proteins, and the glycerol-3-phosphate utilization may have facilitated its survival and establishment in the mammalian gastrointestinal tract.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Mucispirillum schaedleri Bacteria gut ecosystem genomics mucus-layer mammalian gastrointestinal tract metabolism horizontal gene transfer lifestyle
Schlagwörter
(Deutsch)
Mucispirillum schaedleri Bakterien Darm-Ökosystem Genomik Schleimschicht Verdauungstrakt der Säugetiere Stoffwechsel horizontaler Gentransfer Lebensweise
Autor*innen
Carina Pfann
Haupttitel (Englisch)
Genomic insights into the evolution and unexpected lifestyle of the mucus-dwelling bacterium Mucispirillum schaedleri
Paralleltitel (Deutsch)
Genomische Einblicke in die Evolution und die unerwartete Lebensweise des schleimbewohnenden Bakteriums Mucispirillum schaedleri
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
i, 42 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Alexander Loy ,
David Berry
AC Nummer
AC12708970
Utheses ID
34808
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |