식물 병원체 자일라 파스티디오사의 게놈 염기서열

자일라 파디디오사는 여러 가지 경제적으로 중요한 식물 질병을 일으키는 까다로운 자일라 제한 세균이다. 여기 우리는 X. fastidiosa 클론 9a5c의 완전한 게놈 시퀀스를 보고하는데, 이것은 오렌지 나무의 심각한 질병인 감귤 변종 엽록증을 일으킨다. 게놈은 GC가 52.7% 풍부한 2,679,305 염기쌍 (bp) 원형 염색체와 51,158 bp와 1,285 bp의 두 플라스미드로 구성된다. 우리는 2,904개의 예측 코딩 영역의 47%에 퍼트 함수를 할당할 수 있다. 효율적인 대사 기능이 예측되며, 당은 주요 에너지로, 탄소 공급원으로서 영양소가 부족한 자일럼 수액에서 존재를 지원한다. 병원성과 독성과 관련된 메커니즘은 다양한 단백질에 의해 매개되는 박테리아-박테리아와 박테리아-숙주 상호작용뿐만 아니라 독소, 항생제, 이온 격리 시스템을 포함한다. 이러한 단백질 중 일부의 정형화된 것들은 오직 동물과 인간의 병원체에서만 확인되었다; X. fastidiosa에 그들이 존재한다는 것은 박테리아 병원성을 위한 분자적 기반이 숙주와 무관하다는 것을 의미한다. 최소 83개의 유전자가 박테리아에서 파생된 것이며 다른 세균의 바이러스 관련 유전자를 포함하고 있어 페이징 매개 수평 유전자 전달의 직접적인 증거를 제공한다.

 

1987년 브라질에서 처음 기록된 감귤류 변종 엽록체(CVC)는 모든 상업용 단 오렌지 품종1에 영향을 미친다. 증상은 오래된 잎에서 눈에 띄는 변화가 있으며, 윗면은 엽록체 부위, 아랫면은 연갈색 병변, 아랫면은 껌과 같은 물질이 있다. 영향을 받은 과일은 작고 단단하며 상업적 가치가 없다. 자일라 파스티디오사 변종은 1993년(참조 2) 인과균으로 처음 확인되었으며 1996년(참조 3) 날카로운 총각 잎사귀에 의해 전염된 것으로 밝혀졌다. CVC 통제는 현재 가지치기를 통한 감염 싹 제거, 살충제 도포, 새로운 과수원에 대한 건강한 식물 사용으로 제한되어 있다. CVC 외에도, X. fastidiosa의 다른 변종들은 Pierce의 포도병, 알팔파 왜성, 가짜 복숭아병, 페리윙클 부스러기, 매실 잎 따가움 등 경제적으로 중요한 여러 가지 식물병을 유발하며, 뽕나무, 배, 아몬드, 느릅나무, 참나무, 참나무, 단풍나무, 커피 등의 질병과도 관련이 있다. 여기서 서열화된 삼중 복제 X. fastidiosa 9a5c는 1992년 보르도(프랑스)에서 얻은 병원성 배양 8.1b에서 1992년 마카오발(브라질 상파울루)에서 채취한 CVC 영향을 받은 발렌시아 달콤한 오렌지 잔가지에서 유래했다(참조 2). 스트레인 9a5c는 실험 감귤류 식물에 대한 접종에서 전형적인 CVC 증상을 생성하고, 니코티아나 타바쿰(S.A. Lopes, Personal Communication)과 카타란투스 로제우스(P. Brant-Monteiro, Personal Communication)—두 개의 새로운 실험 호스트이다.

게놈의 기본 특징은 표 1에 나와 있으며, 상세한 지도는 그림 1(pdf 파일 171K)에 나와 있다. 큰 염색체의 복제의 보존된 기원은 DNAA, dnaN, recF6을 포함하는 putative 50S 리보솜 단백질 L34와 gyrB 유전자 사이의 영역에서 확인되었다. Escherichia coli DnaA 상자 합의 시퀀스 TTATCCA는 DNA A에 가까운 두 DNA 가닥에서 발견된다. 또한, 이 영역의 다른 유전자 간 시퀀스에는 일반적인 13-뉴클레오티드(ACCACCACCA)와 9-뉴클레오티드(TTCATTG 2개 및 TTTTATTT) 시퀀스가 있다. 이 영역은 버전 7에서 계산된 GC-스큐 신호와 일치합니다. 우리는 X. fastidiosa 게놈의 베이스 1을 리보솜 단백질 L34 유전자와 dnaA 사이에서 발견된 유일한 TTTAT 염기서열의 첫 번째 T로 지정했다.

 

서모토가 마리티마8(54%), 데이노코쿠스 라디오두란스9(52.5%), 네이세리아 메닝기티디스10(53.7%)과 같은 다른 서열 게놈에 대한 서열화된 판독 프레임의 전체 비율(47%)은 약간 낮았다. 이것은 식물병 유발 박테리아로부터 이전의 완전한 게놈 서열의 부족을 반영할 수 있다. Plasmid pXF1.3은 두 개의 ORF만 포함하고, 그중 하나는 복제와 관련된 단백질을 암호화한다. 플라스미드 pXF51은 64개의 ORF를 포함하고 있으며, 그중 5개는 복제나 플라스미드 안정에 관련된 단백질과 20개의 단백질을 결합 전달에 잠재적으로 관여하는 단백질로 인코딩한다. 한 ORF는 다른 많은 세균 병원체에서 발견되는 바이러스 관련 단백질 D(VapD)와 유사한 단백질을 암호화한다. pXF51의 네 가지 영역은 다른 박테리아로부터 플라스미드에서 발견되는 트랜스포존의 일부와 유의미한 DNA 유사성을 나타내며, 유전 물질의 특정한 수평 교환을 암시한다.

주요 유사 패밀리는 표 2에 요약되어 있다. 기능이 할당된 ORF의 전체 목록은 표 3(pdf 파일 131K)에 나와 있습니다. COG 데이터베이스 12(2000년 3월 15일 기준)의 21개 완전 염기서열 게놈에 존재하는 75개의 단백질도 X. fastidiosa에서 발견되었다. 각각의 염기서열은 22개 유기체의 계통발생 트리를 만드는데 사용되었다. 이러한 나무의 69%에서 X. fastidiosa는 Hemophilus influenzae 및 E. coli와 함께 그룹화되었으며, 이는 16SrRNA 유전자 13으로 수행된 계통발생학적 분석과 일치한다.