is Íslenska en English

Lokaverkefni (Doktors)

Háskóli Íslands > Verkfræði- og náttúruvísindasvið > Doktorsritgerðir - Verkfræði- og náttúruvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/23976

Titill: 
  • Titill er á ensku Distinctive characters of Nostoc genomes in cyanolichens
  • Sérkenni Nostoc erfðamengja í fléttum
Námsstig: 
  • Doktors
Efnisorð: 
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Cyanobacteria of the genus Nostoc are capable of forming symbiosis with a wide range of living organisms, cyanolichens being the largest and most diverse group of cyanobacterial symbioses. Recently, it has become apparent that symbiotic competence is a complex trait determined by particular genes and their collectives. Biosynthetic genes specific for symbionts may lead to the production of symbiotically associated metabolites. Despite the increasing evidence for involvement of primary and secondary metabolites in symbiotic interactions, the chemical ecology of symbiosis is a relatively unexplored field. Using bioinformatic prediction, symbiont cultivation, isotopic enrichment, and advanced analytics we characterized a novel unique polyketide, nosperin, from a Nostoc sp. strain associated with the lichen Peltigera membranacea. The biosynthetic gene cluster and the structure of nosperin are related to those of the pederin group previously known only from nonphotosynthetic bacteria associated with beetles and marine sponges. The nosperin gene cluster is the first trans-AT PKS system reported for Cyanobacteria. Furthermore, the nosperin producer, Nostoc sp. N6, is the first cultured producer of a pederin family natural product providing new opportunities to study the biochemistry and physiology of the biosynthetic pathway. The unexpected discovery of nosperin in cyanolichens expands the remarkable range of symbioses associated with the pederin family of natural products and suggests that its role is associated with symbiosis.
    The complete genome sequencing and gene annotation of Nostoc sp. N6 and the Nostoc cyanobiont of the lichen Lobaria pulmonaria as well as draft genome sequences of three more lichen-associated Nostoc strains now allow identification of genes potentially involved in symbioses with a broad range of partners as well as genes specific to the symbiosis with lichen mycobionts. The presence of additional genes necessary for symbiotic competence is likely reflected in the larger genome sizes of symbiotic Nostoc strains. Some of the identified genes are presumably involved in the initial recognition and in establishment of the symbiotic association, while others may confer advantage to cyanobionts during cohabitation with a mycobiont in the lichen symbiosis. Since many phylogenetic studies have shown that Nostoc is a polyphyletic group that includes several lineages, this work also provides an improved molecular basis for taxonomic revision of the genus Nostoc.

  • Blágrænbakteríur af ættkvíslinni Nostoc geta myndað sambýli við margs konar lífverur, en fléttusambýli með asksveppum eru hvað algengust og fjölbreyttust. Á undanförnum árum hefur komið í ljós að hæfni til að mynda sambýli er margþættur eiginleiki ákvarðaður af einstökum genum og samsetningum þeirra. Nýmyndunargen sértæk fyrir sambýlunga geta ákvarðað efnagerðir sem fylgja gjarnan sambýli. Enda þótt sífellt fleira bendi til þátttöku bæði miðlægra og hliðsettra efnasambanda í starfsemi sambýlislífvera, þá er efnavistfræði sambýlis fremur lítt kannað svið. Með samnýtingu lífupplýsingafræði, ræktun sambýlungs með þungri samsætu kolefnis, og háþróaðri efnagreiningu, gátum við leitt í ljós myndun og byggingu sérstaks fjölketíðefnis, nosperins, í Nostoc stofni sem ræktaður var úr himnuskóf (Peltigera membranacea). Genaþyrpingin sem ákvarðar nýmyndun nosperins, svo og bygging nosperins, eru skyld pederin efnum, en þau voru áður einungis kunn úr bakteríum án ljóstillífunar í samlífi annars vegar við bjöllur, hins vegar við svampa í sjó. Nosperin genaþyrpingin er hin fyrsta af svokallaðri trans-AT gerð sem fundist hefur í blágrænbakteríum. Ennfremur er Nostoc stofn N6 fyrsta ræktaða bakterían sem framleiðir pederin efni, og veitir þannig ný tækifæri til ýmiss konar rannsókna á nýmyndun og eiginleikum þessa efnaflokks. Hin óvænta uppgötvun nosperins í fléttum eykur þannig þekkingu okkar á útbreiðslu og gerð pederin efna og undirstrikar fylgni þeirra við sambýlislífverur.
    Vönduð raðgreining og genaskilgreining á erfðamengi Nostoc N6
    svo og á erfðamengi Nostoc stofns úr lungnafléttu (Lobaria pulmonaria),
    ásamt grófraðgreiningu þriggja annarra Nostoc stofna úr fléttum, veitir nú upplýsingar um gen sem líklega eru mikilvæg í sambýli almennt, og sérstaklega í fléttusambýli. Viðbótargen vegna sambýliseiginleika kunna að valda því að erfðamengi slíkra Nostoc stofna eru stærri en annarra Nostoc stofna. Sum slíka gen kunna að eiga þátt í að bera kennsl á vænlegan sambýlung og í að tryggja fyrstu skref til myndunar sambýlis, önnur geta tengst aukinni hæfni blágrænbakteríunnar til langvarandi sambýlis við fléttusveppi. Ítarleg raðgreining og genaskilgreining er einnig mikilvæg til að skilja betur þróun og skyldleika innan ættkvíslarinnar Nostoc, sem nú er í margþættri endurskoðun.

Samþykkt: 
  • 18.4.2016
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/23976


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Andrey_Gagunashvili_PhD_Thesis.pdf39.45 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna