PNAS | 细菌多层水平操作子转移重建酵母硫胺补救合成途径
推荐：江舜尧
编译：罗睺
编辑：十九
葡萄牙里斯本大学应用分子生物科学部Carla Gonçalves 和 Paula Gonçalves于2019年10月14日在PNAS期刊发表题目为《Multilayered horizontal operon transfers from bacteria reconstruct a thiamine salvage pathway in yeasts》的文章。本文报道了一组酵母菌（丢失维生B1生物合成途径的部分基因），通过水平基因转移（HGT）从细菌中捕获后，成功地重建了维生素B1生物合成途径。作者展示了一个由酵母和细菌基因组成的花叶病毒途径，它们协同工作以完成一种必需营养素的合成。这涉及到细菌基因利用几种不同的机制适应其新环境中非常不同的表达规则。结果表明HGT是真核生物进化适应的重要机制。
文章摘要
文中重要图片说明
图1 | （A）细菌和酵母中硫胺素的生物合成途径。枯草芽孢杆菌中涉及硫胺素生物合成的基因用蓝色表示，而酿酒酵母中的对应基因用红色表示。黄色箭头表示酵母和细菌中都可能存在的补救合成途径。红星代表硫胺素的降解。（B）W / S进化枝中硫胺素从头合成和补救合成途径涉及的主要基因的存在与否。灰色方块表示缺失的基因；蓝色方块代表细菌起源的基因；红色方块代表真菌起源的基因。W. hasegawae THI6和THI20的起源基因尚不清楚。
图2 | 硫胺素操纵子组织。（A）在代表性W / S进化枝物种的基因组中的THI基因的组织。硫胺素代谢相关基因用不同的颜色表示。物种之间的同位基因用黑色表示，而非同位基因则用白色表示。（B）假设的供体家族中的硫胺素操纵子组织。图中显示了属于每一目/门的代表性物种。基因和基因间区域按比例绘制。箭头表示转录方向。
图3 | W / S进化枝中Thi蛋白的最大似然发育系统。显示了与W / S进化枝蛋白最接近的亲缘关系。
图4 | W. galacta Thi蛋白的最大似然发育系统。显示了与操纵子中编码的W. galacta Thi蛋白最接近的亲缘关系。
图5 | St. bombicola WT与缺失突变体对硫胺衍生物的同化作用。（A）在25°C下孵育5天后，在无硫胺素的YNB上培养并补充有0.2 µM硫胺素，0.2 µM HMP或0.02 µM aminoHMP的St. bombicola菌株（WT和突变体）的生长测定。（B）在存在0.2 µM的HET，0.2 µM的HMP或0.02 µM的氨基HMP以及这些化合物的不同组合的情况下，进行其他W / S进化物种的生长测定。
图6 | THI基因在W / S进化物种中的表达谱。（A）仅使用基因特异性引物在与内参 POL2相关的St. bombicola中表达Thi基因（表示为log2倍差异）。描述了基因间区域的表达水平。（B）thiEM融合基因在St. bombicola中的表达。（C）THI基因在W. domercqiae和W. galacta中的表达。
图7 | W / S进化枝中THI基因进化的主要事件。
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