目前的新型MSDNA（多核算单链DNA）应变yersinia frederiksenii.ATCC 33641 CONTIG01029肠病细菌随着TREN的基因组分析

抽象的

逆转录因子是一种编码多拷贝单链DNA (msDNA)的逆转录因子，主要存在于革兰氏阴性致病菌中。我们筛选yersinia frederiksenii.ATCC 33641 CONTIG01029通过使用生物信息学工具存在逆压力，并在编码MSDNA-YF79的染色体上表征新的RETRON-YF79。在这项研究中，我们认为，Retron-yf79的密码子使用与那些不同Y. Frederiksenii.基因组。说明反转录因子yf79是一种外来DNA元件，在进化过程中整合到该生物基因组中。此外，我们还观察到一个转座酶基因位于逆转录酶yf79的下游。所以，这种酶可能是这种新的反转录子元件的转位的原因。

1.介绍

在过去的21年里，有研究表明一些致病性革兰氏阴性细菌菌株含有被称为反转录子的遗传元素。retroon是由retroelement组成的MSR.，它们编码MSDNA的RNA部分，MSD，它编码msDNA的DNA部分，以及雷逆转录酶基因[1]．逆转录酶(RT)最初在病毒中发现[2]作为复制逆转录病毒的基本酶。自粘菌的RT发现以来[3.] 和大肠杆菌［4]提出了一个有趣的问题，关于其原产地和职能在原核生物中[5]．

MSDNA（组织单链DNA）由与小单链RNA分子连接的小，单链DNA组成。DNA分子的5'末端通过独特的2'，5'-磷酸二酯键连接到RNA分子的内部鸟嘌呤基质（G）残余物[6]．由于MSDNA最初在革兰氏阴性土壤细菌中发现，麦克芹虫黄嘌呤［7它也与聚合粘附孤立大肠杆菌（aaec）[8]，古典肠致病大肠杆菌（EPEC）[9]最近从霍乱霍乱［10]，沙门氏菌肠道Serovar Typhimurium [5]，V. Parahaemolyticus.和V. MIMICUS.(Shimamoto T, 2003，未发表的数据)。因此，RT可能在致病细菌基因组的多样化中具有作用。

尽管MSDNA已经被分离在致病革兰氏阴性细菌上，但在这项研究中，我们通过筛选完整的基因组序列来表征新的压力区yersinia frederiksenii.［11]的编码MSR.，MSD与A.雷通过最佳击中RT序列相似性的基因V.Cholerae，V.Parahaemolyticus和S.沙门氏菌感染．这些提供了对这种细菌种类中这种神秘元素的重要作用的洞察力。

2。材料和方法

2.1。Retron-YF79的基因组分析

2.1.1。序列检索

目的确定反转录酶yf79基因的特异位置yersinia frederiksenii.ATCC 33641 CONTIG01029从国家生物技术信息中心（NCBI）资源中检索（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/）以下加入号码（AALE02000035）[11]．研究逆转录酶的氨基酸序列之间的进化关系Y. Frederiksenii.，V.Cholerae，V. Parahaemolyticus和年代。沙门氏菌感染;从ExPASy蛋白质组学服务器(http://expasy.org/）.此外，16S核糖体RNA（16S rRNA）核苷酸序列Y. Frederiksenii.，V.Cholerae，V. Parahaemolyticus和年代。从日本GenomeNet Server提供的基因和基因组（Kegg）生物体数据库的京都百科全书收集了伤寒毒蕈类毒蕈http://www.genome.jp/)，以观察这些物种可能的进化情景。

2.1.2。序列对齐

基因组组织MSD-MSR.根据它们的核苷酸序列分析确定RETRON-YF79的区域，即，与其他核苷酸存在保守区域核苷酸的存在MSR-MSD已从各种致病细菌中分离的编码区（V.Cholerae，V. Parahaemolyticus和年代．Typhimurium）通过使用（Clustalw）计划（http://www.genome.jp/tools/clustalw/）， 日本 [12]．评价RT-Yf79与RT-Vc95的相似度V.霍乱［10]，RT-VP96来自V. Parahaemolyticus.（Shimamoto T，2003，未发表的数据）和RT-ST85来自年代。伤寒伤寒[5]，对齐程序在网站上使用（http://www.genome.jp/tools/clustalw/) [12]，然后在NCBI BLAST主页上确定BLAST程序搜索RTs序列相似性的最佳命中率(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/blast.cgi.）.

2.1.3。结构预测和密码子偏见分析

通过使用数据库 - 预测MSDNA-YF79的DNA和RNA二次结构（http://www.ncrna.org/cenroidfold/) [13]．基于保守的启动子序列预测RETRON-YF79的启动子序列[14]．为了鉴定反转录子是否为外源DNA元件，采用密码子偏置法。利用密码子使用数据库-(http://www.kazusa.or.jp/codon.) [15]．

2.1.4。系统发育分析

评估RT-YF79的起源和相似性Y. Frederiksenii.，通过使用其他RTS构建系统发育树（V.Cholerae，V. Parahaemolyticus和年代。Typhimurium）。这些氨基酸序列通过使用（CLUSTALW）彼此相互排列（http://www.genome.jp/tools/clustalw/）， 日本 [12]．在默认条件下进行序列比对，并且通过邻近接合方法构建系统发育树。16S核糖体RNA的系统发育树也基于通过使用相同的数据库（）基于其核苷酸序列构建（http://www.genome.jp/tools/clustalw/）， 日本 [12]．

结果

3.1。MSDNA-YF79的结构

分析MSD核苷酸序列显示发现MSDNA的DNA部分Y. Frederiksenii.预计由单链DNA的79个碱基组成，因此它被命名为MSDNA-YF79，MSDNA-YF79的RNA部分由70个碱基组成MSR.Retron-yf79基因（图1(一)）.此外，通过独特的2'，5'-磷酸二酯链接（图）将鸟嘌呤碱（g）残留在RNA分子的第12位的残留物（图1(一)）.从其他细菌中分离的MSDNA含有至少一种在其DNA茎中的错配碱对，其可以是诱变的[16，17]．然而，在该研究中，我们观察到MSDNA-YF79的DNA结构不含任何不匹配的基对，就像从其他致病细菌中分离的大多数MSDNA一样（图1(一)）.此外，msDNA-Yf79与其他msdna (msDNA-St85，-Vc95和-Vp96)共享一些保守的核苷酸序列(图)1），除胸腺嘧啶（t）在MSDNA-yf79的DNA部分中的位置67处（图1(一)）.

3．2．反转录酶yf79的基因组组织

RETRON-YF79由约2.8kb的核苷酸序列组成，并且转速元素从位于5bp的-35和-10保守的启动子序列转录到MSR-MSD编码区（数字2（a）和2（b））.此外，两个开放式阅读框架（ORFS）位于下游MSR.和MSD一个是编码有310个氨基酸的逆转录酶RT-Yf79，另一个是编码有541个氨基酸的假定ATP结合蛋白的ORF-541(图)2（a））.反转录子元件的上游和下游区域也分别包含编码一个假设蛋白(356 AAs)的yfred0001_42820基因和编码一个转座酶(308 AAs)的Yred0001_42860基因(图)2（a））.

3.3。Codon使用Retron-yf79

识别RT-YF79和ORF-541基因的起源Y. Frederiksenii.基因组，进行了密码子使用。它揭示了RT-yf79和ORF-541基因分别使用赖氨酸的AAA密码子，分别为55％和74％，但是Y. Frederiksenii.基因组仅使用赖氨酸的AAA密码子，频率为20％的时间（数据未显示）。目前观察表明，Retron-yf79是外国DNA元素，并且在其进化期间，在这种生物体染色体中可能在该生物体中获得。

3.4。RT-YF79与来自不同致病菌其他Ret基因的RT-yf79的比较研究

RT-YF79编码的RT-YF79由310 AA残基组成。令人惊讶的是，致病细菌中的所有转速RTS都显示为RT-YF79：RT-VC95的最高身份（来自V.霍乱，44％同一性），RT-VP96（来自V. Parahaemolyticus，45％的同一性）和RT-ST85（来自年代．沙门氏菌感染，43%的同源性)，当这些RTs通过使用多个氨基酸对齐相互比较时(图3.）.这四个RTS共享大约相似数量的氨基酸（图3.）.此外，它们彼此共享一个守恒域(数据未显示)。

3.5。RTS和16S核糖体RNA基因序列的系统发育分析

观察基因组多样性雷基因和直置16s核糖体RNA基因（来自Y. Frederiksenii.，V.Cholerae，V. Parahaemolyticus和年代．刺血管蕈类）通过使用CLUSTALW构建系统发育树（http://www.genome.jp/tools/clustalw/）， 日本 [12)(图4）.系统发育树分析显示了基本的多样性雷与宿主细菌有关的基因（Y. Frederiksenii.)的物种，如RT-Yf79Y. Frederiksenii.［11]与RT-Vp96密切相关V. Parahaemolyticus.（Shimamoto T，2003，未发表的数据）而不是来自RT-ST85年代．伤寒伤寒[5[RT-VC95来自V.霍乱［10]，其中RT-St85与RT-Vc95密切相关(图4（a））.虽然RT-VC95和RT-VP96都来自颤音物种，两者彼此分散，因为它们分别与RT-ST85和RT-YF79密切相关（图4（a））.16S核糖体RNA系统发育分析表明，这些致病细菌基因组可能在其进化期间获得这些压力元素（图4（b））.

4。讨论

在这项研究中，我们证明了一种新的MSDNA-YF79存在于此中Y. Frederiksenii.ATCC 33641 CONTIG01029细胞类型并将其属性与ST85的属性进行比较[5]，VC95 [10]和Vp96 (Shimamoto T, 2003，未发表的数据)。转录反转录因子yf79负责基因中msDNA-Yf79的生成Y. Frederiksenii.革兰氏阴性病原细菌菌株。

然而，Retron-yf79的基因组织与发现的基因组织类似大肠杆菌（Retron-EC83和-EC78）[8，9[那是，在其逆机中仅包含两个开放的阅读框架（ORF）。另一方面，Retron-VC95的基因组织[10]和retroion - vp96 (Shimamoto T, 2003，未发表的数据)是完全不同的，因为它们包含第三个orf。msDNA-Yf79与msDNA-St85、msDNA-Vc95和msDNA-Vp96的序列相似，因为这些msdna的核苷酸序列中有许多高度保守的碱基，这表明它们可能来自一个共同的起源(即来自一个共同的祖先)。在msDNA-Yf79的RNA部分，12位保守的鸟嘌呤碱基(G)通过DNA-RNA复合物中的2 '，5 ' -磷酸二聚体连接参与支链的形成(图)1(一)）.Lima和Lim表明，鸟嘌呤碱（G）突变的事实可防止MSDNA合成，并且逆转录的初级产物可以是支链DNA-RNA化合物[9]，支持我们的观察。

此外，非常有趣的是，MSDNA-YF79的茎结构未含有与其他致病细菌分离的大多数MSDNA一样的错配碱基对。此外，这种重试元素的密码子使用以及来自致病细菌的RTS和16S rRNA的系统发育分析显示，该转脂是外国DNA元素。重试元素-YF79的下游含有转座酶基因，表明该酶可能参与基因组中该新型压延元素的转置。

我们在考虑后解决了仔细观察该倒退的核苷酸序列Y. Frederiksenii.因为这种微生物在致病性方面的作用产生了重大的价值。msDNA的功能尚不清楚。然而，在革兰氏阴性致病菌中发现的DNA-RNA复合物可能支持其在致病性过程中的作用。此外，反转录子元件通过改变表达密集条件下的调节性社会行为的表达，可能对这些细菌在不同应激条件下的适应发挥重要作用。进一步研究msDNA的功能可能为其在应激条件下的致病性或适应过程中开辟一个新的舞台。

致谢

作者真诚地承认Nulul Islam教授（科技大学Chittagong，Bangladesh），Nurul Arusar（科学技术大学，科技大学Chittagong，Bangladesh）和Hirotada Mori教授（研究和日本奈良科技学院遗传信息遗传信息教育中心，有助于提出有助于的建议和有关本文的有用评论。

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