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大肠杆菌(Escherichia coli)C122 与噬菌体 ΦX174 构成重要的宿主 - 病毒模型系统。研究人员对E. coli C122 进行基因组测序,发现其与另一已公布基因组存在约 1% 差异,证实为不同菌株。该研究为微生物研究提供了新依据。
大肠杆菌(
Escherichia coli)C122 和噬菌体 ΦX174 组成了一个堪称模范的微生物组合,是一个被广泛研究的宿主 - 病毒系统。此次研究对
E. coli C122 约 460 万碱基对(Mb)的环状双链 DNA 基因组进行了测定。
该菌株是从本特利?法恩(亚利桑那大学)处获得的,最初来源于林正树,是辛斯海默研究 ΦX174 时使用的 “BTCC 122” 菌株。研究人员将菌株保存在含 40% 甘油的甘油冻存管中,置于 - 70°C 保存。实验时,用接种环取冻存菌株在 TK 琼脂平板上划线,37°C 培养 24 小时,挑选单菌落接种到 10 毫升 TK 肉汤中,在 37°C、110 转 / 分钟的摇床中过夜培养。随后,取 1000 微升培养液离心,倒掉上清,将沉淀的E. coli C122 重悬于 Zymo DNA/RNA Shield 中,送往 Plasmidsaurus 公司。在那里,研究人员使用 Zymo Quick-DNA Miniprep Plus 试剂盒提取 DNA,并利用牛津纳米孔技术(ONT)进行长读长测序。他们用 v14 建库试剂盒,在未打断的 DNA 上构建免扩增长读长测序文库,使用 R10.4.1 流动池(由 MinKNOW v23.07 软件控制)对无引物的读长进行测序。除特殊说明外,所有软件均使用默认参数。使用 Filtlong v.0.2.1 去除质量最差的 5% 读长,用 Miniasm v0.3 进行初步组装,再用 Flye v2.9.1(针对高质量 ONT 读长的参数)进一步组装,最后用 Medaka v1.8.0 进行校正。用 Bandage v0.8.1 评估基因组完整性,并通过对 fasta 文件末端约 100 个碱基的拼接序列进行 BLAST 比对,进一步验证基因组的环状结构(其他大肠杆菌基因组的比对覆盖率达 100%,同一性最高为 99.62%)。
最终,测序覆盖度达到 99 倍,得到 1 个重叠群、234884 条读长、4554 个注释基因和 4606320 个碱基对。该基因组的 GC 含量为 50.96%,N50 为 8861 碱基对。研究人员将该细菌基因组上传至 GenBank,用 NCBI 的 PGAP 进行注释,其登录号为 CP170128。
通过 CJ Bioscience 在线平均核苷酸同一性(ANI)计算器分析,CP170128 与另一已公布的 C122 基因组 CP029371 的 ANI 为 99.02%,表明这两个测序的 C122 菌株属于不同菌株。CP029371 来源于德国微生物菌种保藏中心(DSMZ),其对应菌株已不再推荐作为 ΦX174 的宿主。而此次研究的菌株与 NCTC 122(LT906474)序列的 ANI 高达 99.99%,尽管 NCTC 122 在 GenBank 中未被列为大肠杆菌 C 菌株。辛斯海默及后来的林正树将他们的菌株标记为 BTCC 122(并非 NCTC 122),但序列的高度相似性表明,从尼古拉?布尔加科夫处获得 “BTCC 122” 菌株的研究人员,得到的菌株与 1920 年李斯特研究所保存的 NCTC 122 菌株亲缘关系很近。此次研究的菌株与 NCTC 122 之间存在 21 个碱基替换(12 个转换,9 个颠换)和多个插入缺失突变,其中较大的突变在表格中列出。NCTC122 序列比此次研究的序列长,主要是因为有两个大的缺失,并且此次研究的 C122 基因组中新增了一个已有的转座子拷贝(该 C122 序列中有 20 个 IS3 样转座酶)。
研究人员感谢本特利?法恩提供菌株,感谢本?杨提供编程帮助。此次测序研究得到了新泽西州立大学罗格斯分校环境与生物科学学院的资助。