Welche Beziehung besteht zwischen dem Genom eines „Hauptstammes“ und seinem Variantengenom bei Archaeen?

Ich werde DNA-Sequenzierungsdaten analysieren, um zu versuchen, einige Informationen über die Überlebensstrategie von Pyrococcus Furiosus gegenüber Gammabestrahlung zu extrapolieren, wie Sie vielleicht bereits aus all den vorherigen Fragen wissen, die ich veröffentlicht habe.

Unter meinen früheren Beiträgen befand sich insbesondere der mit dem Titel Was bedeutet genetisch lenkbarer Stamm? in dem ich nach der Bedeutung von genetisch lenkbarem Stamm gefragt habe, weil ich den Artikel über die Genomsequenzierung eines genetisch lenkbaren Pyrococcus furiosus-Stammes enthüllt ein hochdynamisches Genom gelesen habe, in dem sie die Pyrococcus furiosus-Referenzgenomsequenz vergleichen (diejenige, die zuerst sequenziert wurde in der Jahr 2000) mit der Sequenz einer Variante in einer Laborstammpopulation, bezeichnet als COM1, und das ist der genetisch handhabbare Stamm, der einer gezielten Gendisruption des pyrF-Gens unterzogen wurde (ich habe die Bedeutung dieses Prozesses hier erklärt. Was ist eine gezielte Gendisruption ? ).

Was ich immer noch nicht wirklich verstehe, ist, warum sie die "modifizierte" Genomsequenz der Variante mit der Referenzgenomsequenz vergleichen? Ich hätte die "modifizierte" Genomsequenz der Variante mit ihrer Sequenz vor der gezielten Gendisruption abgeglichen . Dann hätte ich natürlich alle Eigenschaften der Variante und nicht des "Haupt"-Stammes (das Pyrococcus Furiosus-Referenzgenom).

Stattdessen vergleichen sie in dem Artikel zuerst die Referenzgenomsequenz mit der ihrer manipulierten Variante und dann vergleichen sie auch die Sequenzen einiger bestimmter Gene, wobei sie einige Eigenschaften erhalten, als ob sie dasselbe Genom diskutieren würden. Zum Beispiel:

Die Proteinprodukte von 102 der insgesamt 2.134 Gene in der NCBI- Referenzsequenz sind in COM1 auf Translationsebene durch nicht-synonyme Mutationen gestört . Diese führen zu Aminosäureänderungen, Insertionen und Deletionen, die vorzeitige Stoppcodons einführen, und Rasterverschiebungen, die längere oder kürzere Produkte mit alternativen codierenden Sequenzen erzeugen. Diese wurden basierend auf der globalen Needleman-Wunsch-Alignment-Identität im Vergleich zu den Proteinsequenzen in der NCBI- Referenzsequenz in 36 Hauptänderungen (Tabelle 4) und 66 geringfügige Änderungen (siehe Tabelle S1 im Ergänzungsmaterial) unterteilt .

Dieser und viele andere Auszüge zeigen, dass sie die Referenz und die Variante vergleichen, als ob sie die „Kontrolle“ bzw. die behandelte Probe wären, wobei sie die Tatsache ignorieren, dass es sich tatsächlich um unterschiedliche Genome handelt.

Im Beitrag Was bedeutet genetisch lenkbarer Stamm? , die Antwort auf die Frage "Warum machen sie diesen Vergleich?" war im Wesentlichen, dass Ergebnisse, die durch Manipulation des handhabbaren Stammes erhalten wurden, Ihr Verständnis des Referenzformulars informieren können. Aber warum dürfen wir sie so behandeln, als wären sie das gleiche Genom? Können wir also die Eigenschaften, die sich auf COM1 beziehen, auch für die Referenz Pyrococcus Furiosus und für alle seine existierenden Varianten als gültig betrachten? Hier heißt es zum Beispiel:

eine Reihe von Genen, die an der DNA-Reparatur beteiligt sind, darunter ein uncharakterisiertes RadA-Domänenprotein (PF0872), DNA-Reparatur-Helikase Rad3 (PF0933), 5'-zu-3'-Exonuklease NurA (PF1168 [23]) und DNA-Reparatur-Helikase (PF1902) , könnten möglicherweise in COM1 inaktiv sein, da sie in die Kategorie der geringfügigen Unterschiede im Proteinspiegel fallen (siehe Tabelle S1 im Ergänzungsmaterial). COM1, Parent und DSMZ zeigten jedoch keine signifikanten Unterschiede in ihrer Fähigkeit, sich von der Exposition gegenüber UV- oder Gammastrahlung unter Bedingungen zu erholen, die zuvor für P. furiosus berichtet wurden (14).

Kann ich sagen, dass dies auch für den Referenz-Pyrococcus Furiosus gelten könnte, in dem Sinne, dass er, wenn der erwähnte Satz von DNA-Reparaturgenen inaktiv ist, keine signifikanten Unterschiede in seiner Fähigkeit zeigt, sich von der Exposition gegenüber UV- oder Gammastrahlung zu erholen?

Meine Schlussfolgerung vor Monaten war, dass eine Variante so betrachtet werden kann, als wäre sie die Hauptsorte, da die Definition, die ich in Wikipedia gelesen habe , lautet:

In der Mikrobiologie und Virologie wird der Begriff Variante oder "genetische Variante" verwendet, um einen Subtyp eines Mikroorganismus zu beschreiben, der sich genetisch von einem Hauptstamm unterscheidet, sich jedoch nicht ausreichend unterscheidet, um als eigenständiger Stamm bezeichnet zu werden.

Jetzt befriedigt mich diese Schlussfolgerung nicht mehr und ich würde gerne den Grund dieses Vergleichs wirklich verstehen und die Beziehungen zwischen Genomen interpretieren. Können wir den Hauptstamm und seine Variante einfach als gleich betrachten, da der letzte nicht „ausreichend verschieden ist, um als eigenständiger Stamm bezeichnet zu werden“? Sind alle phänotypischen Eigenschaften, die für die Variante COM1 beobachtet wurden (wie zum Beispiel die Tatsache, dass, obwohl ein Satz von DNA-Reparaturgenen inaktiv ist, die Fähigkeit, sich unter bestimmten Bedingungen von der Exposition gegenüber UV- oder Gammastrahlung zu erholen, immer noch gleich ist), auch gültig? für den "Haupt"-Stamm (das ist das NCBI-Referenzgenom) ?

Vielen Dank im Voraus.

Antworten (1)

... Ich habe den Artikel über die Genomsequenzierung eines genetisch behandelbaren Pyrococcus furiosus-Stammes enthüllt ein hochdynamisches Genom gelesen, in dem sie die Pyrococcus furiosus-Referenzgenomsequenz ... mit der Sequenz einer Variante in einer Laborstammpopulation mit der Bezeichnung COM1 vergleichen und das ist der genetisch handhabbare Stamm , der einer gezielten Gendisruption unterzogen wurde .

Stattdessen vergleichen sie in dem Artikel zuerst die Referenzgenomsequenz mit der ihrer manipulierten Variante und dann vergleichen sie auch die Sequenzen einiger bestimmter Gene, wobei sie einige Eigenschaften erhalten, als ob sie dasselbe Genom diskutieren würden.

Ich denke, daher kommt deine Verwirrung. Nach meiner Lektüre ist das von Ihnen verlinkte Papier ein vergleichendes Genomik-Papier, und die Autoren führen keine genetischen Manipulationen des handhabbaren COM1-Stammes durch. Alle Erwähnungen von "gestörten" Genen beziehen sich auf die Auswirkungen natürlich vorkommender Insertionssequenzen oder nicht synonymer Mutationen. „Natürlich“ bedeutet hier nicht absichtlich gestört. Basierend auf dem Vergleich mit den Eltern- und DSMZ-Stämmen scheint es, als hätte COM1 seine verschiedenen Unterbrechungen und Umlagerungen angesammelt, während es als Wildtyp-Laborstamm vermehrt wurde.

Um mehr darüber zu erfahren, wie der COM1-Stamm „entdeckt“ wurde, schlage ich vor, das Originalpapier zu lesen , in dem er beschrieben wurde.

Vielen Dank für Ihre Antwort @acvill, aber ich verstehe viele Dinge nicht: 1. Wo ist der Begriff "natürlich", den Sie erwähnen? 2. Kommen wir nun zur Hauptfrage: Warum führen sie diesen Vergleich durch? Soll nur der Unterschied zwischen den beiden Genen beschrieben werden?
@Manuela (1) "natürlich" bezieht sich auf meine Verwendung von "natürlich" im vorherigen Satz. Ich wollte Verwirrung bezüglich des Ursprungs der COM1-Mutationen vermeiden. Ich werde zur Hervorhebung kursiv setzen. (2) Ja, sie beschreiben die Unterschiede zwischen dem COM1-Genom und dem Referenzgenom sowie strukturelle Varianten in den Eltern- und DSMZ-Genomen.
Ok @acvill in der Tat macht es Sinn, danke. Aber ich bin immer noch verwirrt, weil in dem Teil des Artikels, den ich gepostet habe, wenn sie COM1 mit der Referenz abgleichen, etwas steht wie: "Diese Proteine ​​​​in COM1 könnten inaktiv sein, weil die Proteinsequenzen in Bezug auf die Proteinsequenzen der Referenz". Warum erwarten sie, dass sie gleich sind?
Lassen Sie uns diese Diskussion im Chat fortsetzen .
Schließlich verstehe ich den Nutzen dessen, was sie tun, nicht wirklich (sowohl das Originalpapier als auch das neueste).
3. @acvill Als ich außerdem sagte: „Die Sequenz einer Variante in einer Laborstammpopulation, die als COM1 bezeichnet wird, und das ist der genetisch handhabbare Stamm, der einer gezielten Genunterbrechung unterzogen wurde. “ Ich wollte sagen, dass der COM1-Stamm durch gezielte erhalten wurde Genunterbrechung des pyrF-Locus (PF1114) unter Verwendung eines Plasmids, das für die Double-Crossover-Rekombination entwickelt wurde (37), die in dem Artikel geschrieben sind. Ich wollte nicht sagen, dass sie absichtlich Gene "unterbrochen" haben ...
Dann fand ich bei Springer diese Definition über gezielte Gendisruption, die besagt, dass es sich um eine gezielte Gendisruption handelt . Also sagte ich, dass sie genetische Manipulationen vorgenommen haben. Aber ehrlich gesagt verstehe ich jetzt nicht, ob dies von den Autoren des von Ihnen verlinkten Originalpapiers getan wurde oder ob es auf natürliche Weise aufgetreten ist. Das Originalpapier ist mir zu kompliziert :/