硫酸盐还原菌Oleidesulfovibrio alaskensis G20的基因组公布，包含新的电子转移基因注释

《Microbiology Resource Announcements》：Genome announcement of sulfate-reducing Oleidesulfovibrio alaskensis G20 with novel electron transfer gene annotations

Oleidesulfovibrio alaskensis G20基因组通过混合测序（短读Illumina与长读MinION）重新测序，新增173个基因注释，涉及外源电子传递和种间互作，揭示其在极端厌氧环境中的适应机制。

　　

摘要

Oleidesulfovibrio alaskensis G20是一种革兰氏阴性、中温、硫酸盐还原细菌，以其形成生物膜和生物腐蚀的特性而闻名。研究人员共鉴定出173个新基因，这些基因编码电子传递蛋白等物质。这些基因可能参与细胞外电子转移和种间相互作用，体现了该微生物对极端厌氧环境的适应能力。

公告

Oleidesulfovibrio alaskensis G20（OA-G20）是一种厌氧硫酸盐还原菌（SRB），属于Desulfovibrio desulfuricans G100A的衍生菌株，从加利福尼亚州文图拉县的一口产油井中分离得到，且不携带内源性隐秘质粒pBG1。鉴于SRB在极端条件下的适应能力及其环境重要性，研究人员于2023年重新测序了其全基因组。最初的测序工作于2011年采用全基因组鸟枪法完成。此次研究采用了混合测序和组装技术，从而鉴定出额外的173个基因。

根据制造商的说明书，使用Promega公司的提取试剂盒从生长在Lactate C培养基（pH 7.0，37°C，150 rpm）中的7天龄细胞中提取OA-G20的基因组DNA，并在实验室中冷冻保存。短读长测序使用Illumina NovaSeq 6000配对末端测序仪和xGenTM DNA EZ文库制备试剂盒（IDT）进行，共获得4030万个读段，每个读段长度为150个碱基对（bp）。质量修剪采用Trimmomatic v0.36的默认参数。长读长测序使用Oxford Nanopore公司的MinION flow cell R10.4.1设备和快速条形码试剂盒（SQK-RBK114.24）完成。所有后续数据分析均采用默认参数，除非另有说明。碱基调用使用Dorado v7.4.12软件，采用超高精度方法，质量评分阈值为10，最小长度为5000 bp。长读长测序共产生259 Mb的数据，包含35,359个读段，平均长度为7,326.4 bp，N₅₀为7,153 bp。混合基因组组装使用Unicycler v0.5.1软件完成，整合了短读长数据。研究表明，仅使用短读长数据进行组装可能导致约13%的基因无法被准确鉴定，这凸显了混合方法的优越性，该方法具有可重复性，也可应用于其他细菌菌株。

混合基因组的注释工作使用NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline v6.10（12）和Bakta v1.11.0（13）完成，共鉴定出3,379个假想基因、66个tRNA、11个rRNA、5个ncRNA和5个伪基因，而先前仅鉴定出3,258个蛋白质编码基因和25个伪基因（CP000112.18）。混合基因组长度为3,732,758 bp，GC含量为57.83%，而参考基因组长度为3,730,232 bp，GC含量为58.84%（8）。组装后的基因组与参考基因组的相似度达到99.98%。基于Desulfovibrionales谱系数据集（n = 777）的BUSCO分析（14）证实了基因组的高完整性，99.6%的BUSCO基因得到了鉴定。

新的基因注释揭示了多种蛋白质结构域（图1），如DNA结合蛋白（整合酶/重组酶）、电子传递蛋白（4Fe-4S Ferredoxin）和应激响应因子（核糖体RNA甲基转移酶、热休克蛋白），进一步证明了OA-G20基因组在极端环境下的稳定性（15、16）。

图1

图1 Oleidesulfovibrio alaskensis G20完整基因组的环状染色体图。最外层的圆环表示坐标（百万碱基对；Mbp）、正向（外侧）和反向链上的蛋白质编码基因、GC含量百分比及GC偏斜度。

致谢

作者感谢美国国家科学基金会（项目编号1849206）和美国国立卫生研究院下属的国家普通医学科学研究所（项目编号P20GM103443，SD INBRE）提供的财政支持。本文内容仅代表作者观点，不一定代表美国国立卫生研究院的官方立场。

D.R.和S.S.D.感谢蒙大拿州立大学的Matthew Fields博士捐赠OA-G20菌株，以及美国俄克拉荷马医学研究基金会提供的短读长测序支持。S.S.D.还感谢Robb M. Winter博士为完成全基因组项目提供的额外资金支持。