Pseudomonas DG134 : a potential plant pathogen : analysis of the type III secretion system and orther virulence factors

Abstract

The genomic structure can give vast information about fundamental properties of an organism and genome analysis is a recognized way to get an insight of important biological processes. With advances in genomic technology, it is possible to analyse a genome in relation to specific genes that contribute to the virulence and pathogenicity of bacteria.The Pseudomonas genus is one of the most diverse bacterial genera. Species within the genus have a broad range of function as some of them are plant-growth promoting but others are highly pathogenic. In this study, the genome of Pseudomonas DG134 strain, which was isolated from Peltigera membranacea lichen, is analysed in relation to the possibility of it being a plant pathogen. The type III secretion system is a major virulence factor among many pathogenic bacteria and therefore, bioinformatics tools were used to identify and locate genes that encode for components of the Type III secretion system. In the genome of Pseudomonas DG134, there is one gene cluster that contains several genes encoding the Type III secretion system, but they are not thought to be sufficient for Type III secretion system mediated infection.Many pathogenic microorganisms produce biosurfactants which are surface active secondary metabolites. Rhamnolipid is a common virulence factor which is mainly produced by Pseudomonas aeruginosa. Genes that participate in the biosynthesis of Rhamnolipid were searched in Pseudomonas DG134. Only one gene involved with Rhamnolipid production is present, which indicates that Pseudomonas DG134 is not capable of Rhamnolipid biosynthesis.Multiple alignment was performed with Mauve to compare Pseudomonas DG134 with five Pseudomonas syringae strains. Additionally, other possible genes that contribute to virulence were searched. Pseudomonas DG134 does harbour genes that may contribute to its virulence but not all genes required for specific virulence factors are present in the genome.

Uppbygging erfðamengis getur gefið mikilvægar upplýsingar um grundvallar eiginleika lífveru og með því að greina erfðamengi er hægt að fá góða innsýn í líffræðilega ferla. Með framförum í erfðamengjafræði er nú mögulegt að greina erfðamengi í tengslum við ákveðna meinvirkniþætti sem gera lífverur að sýklum. Pseudomonas ættkvíslin er ein sú fjölbreyttasta og meðal annars geta sumir Pseudomonas stofnar stuðlað að vexti plantna en aðrir eru mjög sjúkdómsvaldandi. Í þessu verkefni var erfðamengið hjá Pseudomonas DG134 rannsakað en stofninn var einangraður úr Peltigera membranacea fléttu. Markmiðið var að kanna hvort að stofninn sé mögulegur plöntusýkill og því var leitað eftir genum sem kóða fyrir Type III secretion system sem er algengur meinvirkniþáttur meðal sýkla. Lífupplýsingatækni forrit voru notuð til þess að leita að genunum en í ljós kom að það er einn genaklasi sem inniheldur nokkur gen sem kóða fyrir Type III secretion system en þau eru ekki talin vera nægileg til þess að Pseudomonas DG134 geti valdið Type III secretion system hvataðri sýkingu. Margir sýklar framleiða yfirborðsvirk efni og til dæmis framleiðir Pseudomonas aeruginosa mikið magn af Rhamnolipid. Rhamnolipid er meinvirkniþáttur og þar af leiðandi var leitað af genum í Pseudomonas DG134 sem eru nauðsynleg fyrir framleiðslu á Rhamnolipid. Það er aðeins eitt gen til staðar og því má áætla að stofninn geti ekki framleitt Rhamnolipid. Margföld samröðun var framkvæmd með Mauve til þess að bera saman Pseudomonas DG134 við fimm Pseudomonas syringae stofna. Auk þess var leitað að öðrum genum sem taka mögulega þátt í meinvirkni stofnsins. Pseudomonas DG134 er með nokkur gen sem taka þátt í ýmsum meinvirkniþáttum en ekki eru öll nauðsynleg gen til staðar.