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超嗜熱古菌中,整合性遺傳元件等可移動元件對于宿主基因組的塑造作用至關重要。同時,通過移動元件的整合帶來新的功能基因也可改變超嗜熱古菌Thermococcus和Pyrococcus的環(huán)境適應性。譬如,P. furiosus和P. woesei在利用麥芽糖方面存在差異,是由于在P. furiosus中攜帶的一段含有海藻糖/麥芽糖轉運系統(tǒng)的16 kb DNA區(qū)域與其兩端的IS序列和相鄰轉座酶構成了一個復合型轉座元件所致,而P. woesei中由于沒有該轉座元件,則不能利用麥芽糖。 此外,該轉座元件還攜帶了與硫酸鹽運輸、過氧化物解毒以及多肽降解相關的基因,這些基因賦予了宿主菌株在不同營養(yǎng)環(huán)境下的生態(tài)優(yōu)勢及適應性。同時該元件可以在P. furiosus和T. litoralis之間發(fā)生轉移,從而影響各自的基因組構成。P. furiosus菌株基因組中6個假定的基因組島參與的基因組重排對于此類維持超嗜熱古菌的遺傳多樣性,并應對快速變化的環(huán)境是必需的。 對T. kodakaraensis KOD1中4個病毒狀整合性遺傳元件的遺傳研究發(fā)現,缺失了4個整合性遺傳元件的突變株在85 ℃培養(yǎng)條件下,細胞數量和生長速率降低,說明這些病毒狀整合性遺傳元件對細胞的正常生長是必需的。將超嗜熱嗜壓古菌P. yayanosii中的基因組島PYG1敲除后,發(fā)現突變株的生物量在高溫(100 ℃)培養(yǎng)條件下顯著下降,而在高壓(80 MPa)培養(yǎng)條件下反而顯著上升。該研究結果顯示了該基因組島在參與超嗜熱古菌自身的代謝調節(jié)或環(huán)境應激調控中具有重要的作用。 小結:分離自海洋熱液口、熱泉及火山的超嗜熱古菌顯示出廣泛的基因組重排現象,特別是在基因組中的特殊“熱點”區(qū)域經常發(fā)現含有整合性遺傳元件存在,被認為與基因組演化過程中發(fā)生的大量水平基因轉移事件相關。這些整合性遺傳元件中攜帶的基因,既可看作是促進超嗜熱古菌種屬分化的分子印記,也可通過參與代謝過程或調控特定條件下基因表達而幫助超嗜熱古菌適應不斷變化的環(huán)境。 此外,對于超嗜熱古菌整合性遺傳元件的研究不僅可以增強對超嗜熱古菌基因組與環(huán)境協(xié)同演化的理解,也將為開發(fā)相關的分子遺傳學工具奠定基礎。 |
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