Transcriptomics and genomics in the Bacillus cereus group: Genome-wide analyses of gene expression and mRNA decay and the impact of interspersed DNA repeat elements

Bacillus cereus er en Gram-positiv stavformet bakterie som kan være involvert i matforgiftningsutbrudd og en rekke opportunistiske infeksjoner. Den tilhører B. cereus gruppen, som omfatter flere nært beslektede bakterier med en kompleks arts-struktur. I denne gruppen finner man bl.a. også Bacillus anthracis, som forårsaker miltbrann, og B. thuringiensis som er giftig for insekter og utgjør verdens mest brukte biologiske insektsmiddel. B. cereus-gruppen er en av bakteriegruppene hvor flest DNA-sekvenser (genomer, arvestoff) er bestemt, og DNA-sekvens informasjon er tilgjengelig for mer enn hundre isolater. Denne avhandlingen har kartlagt hvordan en samling korte repeterte DNA-elementer i B. cereus kan påvirke aktiviteten av andre gener i denne organismen, og også evnen til å assimilere nytt DNA fra andre organismer. Dette er funksjoner som kan være viktige for en organismes levedyktighet i ulike nisjer (omgivelser).

I dette arbeidet ble B. cereus undersøkt med hensyn på egenskaper ved genomet (det samlede DNA i en organisme) og transkriptomet (RNA, en arbeidskopi av et gen og et mål for genenes aktivitet). I B. cereus-gruppen finnes mer 18 forskjellige korte repeterte DNA-sekvenser (bcr1 – bcr18) mellom gener. Disse repeterte elementene kunne klassifiseres i 3 grupper, basert på hvorvidt de var flyttbare (mobile) eller ikke, og om de påvirket sammmensetningen av gener i omkringliggende områder. Gruppe A inneholdt repeterte elementer som trolig kan flytte seg innen et genom, og vil kunne utgjøre et nyttig verktøy for slektskapsanalyser i B. cereus-gruppen. Gruppe B repetisjoner syntes å kunne være involvert i horisontal genetisk arv, og kan potensielt være del av en mekanisme disse bakteriene kan bruke for å skaffe seg nye genetiske egenskaper. Den siste gruppen (gruppe C) repetisjoner var ikke mobile og representerer trolig elementer som kan regulere andre geners aktivitet, eksempelvis ved å utgjøre nye former for regulatoriske RNA-elementer, som f.eks riboswitcher.

På genekspresjonsnivå ble RNA-sekvensering brukt for å undersøke om de repeterte elementene var aktive (laget RNA-kopier fra DNA)  og om de potensielt kunne påvirke stabiliteten av RNA dannet fra nærliggende gener i genomet. For å oppnå dette ble en ny metode utviklet for å undersøke halveringstider til mRNA ved bruk av RNA-sekvensering. Denne nye metoden ga høyoppløselige degraderingsmønstre som viste at RNA-molekyler i B. cereus kunne brytes ned fra hver ende av molekylet, og en utstrakt bruk av prossessering  av RNA-molekyler for å oppnå ulikt uttrykk av forskjellige deler av et molekylet, samt at det repeterte elementet bcr3 var assosiert med mRNA som hadde lengre halveringstider enn gjennomsnittet i organismen.
 

Publisert 15. apr. 2011 08:19