转录组数据集研究了Zymomonas mobilis菌株在多种应激条件下的反应

《Microbiology Resource Announcements》：Transcriptomic data sets examining several stress responses in Zymomonas mobilis strains

该研究利用RNA-seq技术比较了耐氧芽孢杆菌ZM4在不同环境条件（有氧/无氧、铁限制、过氧化氢处理、红氧循环剂paraquat）下的转录响应，并分析了缺失预测转录因子ZMO_0442和ZMO_1411的突变株表型。实验数据已上传至NCBI SRA数据库，为解析该生物的环境适应机制及工业应用优化提供依据。

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摘要

我们使用RNA-seq技术比较了在不同条件下培养的Zymomonas mobilis ZM4的基因表达情况：有氧条件+对氯喹、厌氧条件+过氧化氢或添加铁螯合剂。我们还分析了两种缺乏预测转录因子的突变株（ZMO_0442和ZMO_1411）在有氧或厌氧条件下的表达情况。本文报告了这些实验的RNA-seq数据。

公告

Zymomonas mobilis ZM4是一种重要的耐氧革兰氏阴性细菌，在生物能源研究中具有重要意义，因为它能够产生并存活于高浓度的乙醇环境中。然而，其对多种环境压力的转录响应尚未得到充分研究。我们在氧化应激和铁限制条件下培养了Z. mobilis，并比较了其转录产物的丰度（见图1）。Z. mobilis的RNA样本来自野生型（WT）以及两种缺乏应激响应转录因子的突变株：?ZMO_0422（Rrf2家族）和?ZMO_1411（Fur家族）。Zymomonas在Rich Defined Medium (ZRDM)（2）中培养，该培养基用80 mM MES缓冲至pH 6.0，并添加了氨基酸（5× EZ补充剂，Teknova）和核碱基（10× ACGU溶液，Teknova），培养条件包括有氧（70% N₂、25% O₂、5% CO₂）和厌氧（95% N₂、5% CO₂）。为了研究低铁条件下的生长反应，厌氧培养在不含铁的ZRDM培养基中培养至对数中期，随后部分样本添加了5 μM α,α′-二吡啶（DIP）处理20分钟后再进行收集。为了研究过氧化氢的反应，将对数中期的厌氧培养物添加15 μM过氧化氢处理20分钟后再收集。为了研究氧化还原循环剂的影响，将对数中期的厌氧培养物转为有氧条件培养20分钟，然后添加1.5 mM对氯喹处理20分钟后再收集。将10毫升细胞加入1毫升冷的5%体积比苯酚：乙醇混合液中离心，沉淀物保存在干冰上。核酸提取采用热苯酚法及乙醇沉淀法（3）。DNA通过TURBO DNase（Thermo Fisher Scientific）在37°C下处理1小时去除。RNA按照标准方法（NEB）通过苯酚提取和乙醇沉淀法或Monarch Spin RNA Cleanup Kit分离，并重新悬浮在无RNA酶的水中。浓度和质量分别使用Qubit 2.0 Fluorometer（Thermo Fisher Scientific）和Agilent TapeStation（Agilent Technologies）进行测定。

图1

图1 RNA-seq样本所使用的生长条件。图中展示了根据氧气存在与否（顶行，圆框）、培养基（第二行，方框）以及所培养的菌株（底行，椭圆形）来表示的生长条件。详细信息和重复实验信息见表1。

样本被提交给Joint Genome Institute (JGI)或Azenta（前身为GeneWiz）进行文库制备和测序。核糖体RNA种类使用QIAseq FastSelect细菌试剂盒（Qiagen）去除。单链特异性RNA测序文库使用TruSeq stranded mRNA试剂盒（Illumina）在JGI制备，或使用NEBNext Ultra II Directional RNA Library Prep Kit（NEB）在Azenta制备。具体步骤包括：首先使用随机引物合成第一条链，然后使用dUTP合成第二条链cDNA；cDNA片段的3′端进行腺苷化处理，并将索引接头连接到cDNA片段上；通过有限循环PCR进行文库富集。第二条链cDNA中掺入的dUTP可抑制第二条链的扩增，从而保持链特异性。测序文库在Agilent TapeStation（Agilent Technologies）上验证，并使用Qubit 2.0 Fluorometer（Thermo Fisher Scientific）进行定量。

样本按照制造商的指示，在Illumina NovaSeq 6000（JGI）或Illumina HiSeq 4000（Azenta）上使用2 × 150 bp配对末端配置进行测序（表1）。样本的总读取数量范围为7,976,538至37,205,687条（表1）。未经任何额外处理的原始FASTQ文件被上传至国家生物技术信息中心（NCBI）的Sequence Read Archive (SRA)。这些数据将有助于我们更深入地了解Z. mobilis对各种压力的响应，并有助于对该重要生物体进行工程改造以应用于各种工业领域。

表1

表1 RNA-seq样本数据摘要^a

?ZMO_0422?ZMO_0422?ZMO_0422?ZMO_0422厌氧?ZMO_0422厌氧?ZMO_0422厌氧?ZMO_0422有氧?ZMO_0422有氧?ZMO_0422有氧WT有氧 + 1.5 mM 对氯喹WT有氧 + 1.5 mM 对氯喹WT有氧 + 1.5 mM 对氯喹WT厌氧 + 缺铁培养基WT厌氧 + 缺铁培养基WT厌氧 + 缺铁培养基WT厌氧 + 缺铁培养基 + 5 μM DIPWT厌氧 + 缺铁培养基 + 5 μM DIPWT厌氧 + 缺铁培养基 + 5 μM DIPWT厌氧 + 15 μM H₂O₂WT厌氧 + 15 μM H₂O₂WT厌氧 + 15 μM H₂O₂WT有氧WT有氧WT有氧WT有氧WT有氧WT有氧WT厌氧WT厌氧WT厌氧WT厌氧WT厌氧WT厌氧

样本	菌株	生长条件	重复次数	总配对读取数	SRA访问号
ZM4-Dfur-1	?ZMO_1411	厌氧	A	10,642,142	SRX29980582
ZM4-Dfur-2	?ZMO_1411	厌氧	B	10,438,430	SRX29980583
ZM4-Dfur-3	?ZMO_1411	厌氧	C	9,720,982	SRX29980584
ZM4-DrsuR-1	厌氧	A	9,469,602	SRX29980585
ZM4-DrsuR-2	厌氧	B	10,319,434	SRX29980586
ZM4-DrsuR-3	厌氧	C	11,521,078	SRX29980587
ZM4-DrsuR-4*	D	37,305,687	SRX30019660
ZM4-DrsuR-5*	E	34,391,133	SRX30019662
ZM4-DrsuR-6*	F	31,539,542	SRX30019664
ZM4-DrsuR-1*	A	36,247,731	SRX30019659
ZM4-DrsuR-2*	B	37,305,687	SRX30019661
ZM4-DrsuR-3*	C	34,391,133	SRX30019663
ZM4-WT_PQ-1	A	10,500,872	SRX29980588
ZM4-WT_PQ-2	B	8,662,454	SRX29980589
ZM4-WT_PQ-3	C	12,165,538	SRX29980590
ZM4-WT_Control-NoFe-1	A	10,276,196	SRX29980591
ZM4-WT_Control-NoFe-2	B	12,580,238	SRX29980592
ZM4-WT_Control-NoFe-3	C	10,570,882	SRX29980593
ZM4-WT_NoFe-DIP-1	A	7,940,926	SRX29980594
ZM4-WT_NoFe-DIP-2	B	10,610,018	SRX29980595
ZM4-WT_NoFe-DIP-3	C	14,345,688	SRX29980596
ZM4-WT_H2O2-1	A	11,526,450	SRX29980597
ZM4-WT_H2O2-2	B	8,050,962	SRX29980598
ZM4-WT_H2O2-3	C	10,209,482	SRX29980599
ZM4-WT_O2+control-1	A	9,787,908	SRX29980600
ZM4-WT_O2+control-2	B	8,658,572	SRX29980601
ZM4-WT_O2+control-3	C	10,269,892	SRX29980602
ZM4-WT_O2+control-4*	D	32,745,805	SRX30019665
ZM4-WT_O2+control-5*	E	29,040,526	SRX30019667
ZM4-WT_O2+control-6*	F	32,846,268	SRX30019668
ZM4-WT_O2-control-1	A	10,275,706	SRX29980603
ZM4-WT_O2-control-2	B	7,976,538	SRX29980604
ZM4-WT_O2-control-3	C	9,926,242	SRX29980605
ZM4-WT_O2-control-4*	D	30,272,223	SRX30019666
ZM4-WT_O2-control-5*	E	29,040,526	SRX30019669
ZM4-WT_O2-control-6*	F	32,846,268	SRX30019667

^a

标有*的样本表示