Comparative genomic analysis provides insights into the evolution and niche adaptation of marine Magnetospira sp. QH‐2 strain
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Auteurs : Boyang Ji [France] ; Sheng-Da Zhang [France] ; Pascal Arnoux [France] ; Zoe Rouy [France] ; François Alberto [France] ; Nadège Philippe [France] ; Dorothée Murat [France] ; Wei-Jia Zhang [France, République populaire de Chine] ; Jean-Baptiste Rioux [France] ; Nicolas Ginet [France] ; Monique Sabaty [France] ; Sophie Mangenot [France] ; Nathalie Pradel [France] ; Jiesheng Tian [République populaire de Chine] ; Jing Yang [France, République populaire de Chine] ; Lichen Zhang [France] ; Wenyan Zhang [République populaire de Chine] ; Hongmiao Pan [République populaire de Chine] ; Bernard Henrissat [France] ; Pedro M. Coutinho [France] ; Ying Li [République populaire de Chine, France] ; Tian Xiao [République populaire de Chine, France] ; Claudine Médigue [France] ; Valérie Barbe [France] ; David Pignol [France] ; Emmanuel Talla [France] ; Long-Fei Wu [France]Source :
- Environmental Microbiology [ 1462-2912 ] ; 2014-02.
Abstract
Magnetotactic bacteria (MTB) are capable of synthesizing intracellular organelles, the magnetosomes, that are membrane‐bounded magnetite or greigite crystals arranged in chains. Although MTB are widely spread in various ecosystems, few axenic cultures are available, and only freshwater Magnetospirillum spp. have been genetically analysed. Here, we present the complete genome sequence of a marine magnetotactic spirillum, Magnetospira sp. QH‐2. The high number of repeats and transposable elements account for the differences in QH‐2 genome structure compared with other relatives. Gene cluster synteny and gene correlation analyses indicate that the insertion of the magnetosome island in the QH‐2 genome occurred after divergence between freshwater and marine magnetospirilla. The presence of a sodium‐quinone reductase, sodium transporters and other functional genes are evidence of the adaptive evolution of Magnetospira sp. QH‐2 to the marine ecosystem. Genes well conserved among freshwater magnetospirilla for nitrogen fixation and assimilatory nitrate respiration are absent from the QH‐2 genome. Unlike freshwater Magnetospirillum spp., marine Magnetospira sp. QH‐2 neither has TonB and TonB‐dependent receptors nor does it grow on trace amounts of iron. Taken together, our results show a distinct, adaptive evolution of Magnetospira sp. QH‐2 to marine sediments in comparison with its closely related freshwater counterparts.
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DOI: 10.1111/1462-2920.12180
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QH‐2 strain</title><author><name sortKey="Ji, Boyang" sort="Ji, Boyang" uniqKey="Ji B" first="Boyang" last="Ji">Boyang Ji</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Zhang, Sheng A" sort="Zhang, Sheng A" uniqKey="Zhang S" first="Sheng-Da" last="Zhang">Sheng-Da Zhang</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20, 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wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire d'Analyse Bioinformatique en Génomique et Métabolisme, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Génomique‐Génoscope, 2 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire d'Analyse Bioinformatique en Génomique et Métabolisme, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Génomique‐Génoscope, 2 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry</wicri:regionArea></affiliation><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 80302 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 80302 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry</wicri:regionArea></affiliation><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>UEVE, Université d'Evry, boulevard François Mitterrand, F‐91025, Evry, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>UEVE, Université d'Evry, boulevard François Mitterrand, F‐91025, Evry</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Alberto, Francois" sort="Alberto, Francois" uniqKey="Alberto F" first="François" last="Alberto">François Alberto</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Philippe, Nadege" sort="Philippe, Nadege" uniqKey="Philippe N" first="Nadège" 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wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire, Université Aix‐Marseille, CEA/DSV/IBEB, UMR 7265 CNRS/CEA, F‐13180, Saint‐Paul‐lez‐Durance, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire, Université Aix‐Marseille, CEA/DSV/IBEB, UMR 7265 CNRS/CEA, F‐13180, Saint‐Paul‐lez‐Durance</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Sabaty, Monique" sort="Sabaty, Monique" uniqKey="Sabaty M" first="Monique" last="Sabaty">Monique Sabaty</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire, Université Aix‐Marseille, CEA/DSV/IBEB, UMR 7265 CNRS/CEA, F‐13180, Saint‐Paul‐lez‐Durance, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire, Université Aix‐Marseille, CEA/DSV/IBEB, UMR 7265 CNRS/CEA, F‐13180, 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Marseille, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Aix‐Marseille Université, Université du Sud Toulon‐Var, CNRS/INSU, IRD, MIO, UM110, F‐13288, Marseille</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Tian, Jiesheng" sort="Tian, Jiesheng" uniqKey="Tian J" first="Jiesheng" last="Tian">Jiesheng Tian</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>State Key Laboratories for Agro‐biotechnology, College of Biological Sciences, China Agricultural University, 100193, Beijing, China</mods:affiliation><country xml:lang="fr">République populaire de Chine</country><wicri:regionArea>State Key Laboratories for Agro‐biotechnology, College of Biological Sciences, China Agricultural University, 100193, Beijing</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Yang, Jing" sort="Yang, Jing" uniqKey="Yang J" first="Jing" last="Yang">Jing Yang</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20</wicri:regionArea></affiliation><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>State Key Laboratories for Agro‐biotechnology, College of Biological Sciences, China Agricultural University, 100193, Beijing, China</mods:affiliation><country xml:lang="fr">République populaire de Chine</country><wicri:regionArea>State Key Laboratories for Agro‐biotechnology, College of Biological Sciences, China Agricultural University, 100193, Beijing</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Zhang, Lichen" sort="Zhang, Lichen" uniqKey="Zhang L" first="Lichen" last="Zhang">Lichen Zhang</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Zhang, Wenyan" sort="Zhang, Wenyan" uniqKey="Zhang W" first="Wenyan" last="Zhang">Wenyan Zhang</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Key Laboratory of Marine Ecology & Environmental Sciences, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, 266071, Qingdao, China</mods:affiliation><country xml:lang="fr">République populaire de Chine</country><wicri:regionArea>Key Laboratory of Marine Ecology & Environmental Sciences, Institute of 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Mixte de Recherche 7257, F‐13288, Marseille Cedex 9, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7257, F‐13288, Marseille Cedex 9</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Coutinho, Pedro M" sort="Coutinho, Pedro M" uniqKey="Coutinho P" first="Pedro M." last="Coutinho">Pedro M. 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Génomique‐Génoscope, 2 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire d'Analyse Bioinformatique en Génomique et Métabolisme, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Génomique‐Génoscope, 2 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry</wicri:regionArea></affiliation><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 80302 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 80302 rue Gaston Crémieux, F‐91057, Evry</wicri:regionArea></affiliation><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>UEVE, Université d'Evry, boulevard François Mitterrand, F‐91025, Evry, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>UEVE, Université d'Evry, boulevard François Mitterrand, F‐91025, Evry</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Barbe, Valerie" sort="Barbe, Valerie" uniqKey="Barbe V" first="Valérie" last="Barbe">Valérie Barbe</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Finition, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Génomique‐Génoscope, 2 rue Gaston Crémieux, CP 5706 – 91057, Evry cedex, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Finition, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Institut de Génomique‐Génoscope, 2 rue Gaston Crémieux, CP 5706 – 91057, Evry cedex</wicri:regionArea></affiliation></author><author><name sortKey="Pignol, David" sort="Pignol, David" uniqKey="Pignol D" first="David" last="Pignol">David Pignol</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Bioénergétique Cellulaire, Université Aix‐Marseille, CEA/DSV/IBEB, UMR 7265 CNRS/CEA, 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Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20</wicri:regionArea></affiliation><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>E-mail: wu@imm.cnrs.fr</mods:affiliation><country wicri:rule="url">France</country></affiliation></author><author><name sortKey="Wu, Long Ei" sort="Wu, Long Ei" uniqKey="Wu L" first="Long-Fei" last="Wu">Long-Fei Wu</name><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire de Chimie Bactérienne, Aix‐Marseille Université, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7283, F‐13402, Marseille Cedex 20</wicri:regionArea></affiliation><affiliation wicri:level="1"><mods:affiliation>Laboratoire International Associé de la Bio‐Minéralisation et Nano‐Structures (LIA‐BioMNSL), Centre National de la Recherche Scientifique, F‐13402, Marseille cedex 20, France</mods:affiliation><country xml:lang="fr">France</country><wicri:regionArea>Laboratoire International Associé de la Bio‐Minéralisation et Nano‐Structures (LIA‐BioMNSL), Centre National de la Recherche Scientifique, F‐13402, Marseille cedex 20</wicri:regionArea></affiliation></author></analytic><monogr></monogr><series><title level="j" type="main">Environmental Microbiology</title><title level="j" type="alt">ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY</title><idno type="ISSN">1462-2912</idno><idno type="eISSN">1462-2920</idno><imprint><biblScope unit="vol">16</biblScope><biblScope 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Although MTB are widely spread in various ecosystems, few axenic cultures are available, and only freshwater Magnetospirillum spp. have been genetically analysed. Here, we present the complete genome sequence of a marine magnetotactic spirillum, Magnetospira sp. QH‐2. The high number of repeats and transposable elements account for the differences in QH‐2 genome structure compared with other relatives. Gene cluster synteny and gene correlation analyses indicate that the insertion of the magnetosome island in the QH‐2 genome occurred after divergence between freshwater and marine magnetospirilla. The presence of a sodium‐quinone reductase, sodium transporters and other functional genes are evidence of the adaptive evolution of Magnetospira sp. QH‐2 to the marine ecosystem. Genes well conserved among freshwater magnetospirilla for nitrogen fixation and assimilatory nitrate respiration are absent from the QH‐2 genome. Unlike freshwater Magnetospirillum spp., marine Magnetospira sp. QH‐2 neither has TonB and TonB‐dependent receptors nor does it grow on trace amounts of iron. Taken together, our results show a distinct, adaptive evolution of Magnetospira sp. QH‐2 to marine sediments in comparison with its closely related freshwater counterparts.</div></front></TEI></record>Pour manipuler ce document sous Unix (Dilib)
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