Whole-genome sequencing analysis of two heat-evolved Escherichia coli strains
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: High temperatures cause a suite of problems for cells, including protein unfolding and aggregation; increased membrane fluidity; and changes in DNA supercoiling, RNA stability, transcription and translation. Consequently, enhanced thermotolerance can evolve through an unknown number of genetic mechanisms even in the simple model bacterium Escherichia coli. To date, each E. coli study exploring this question resulted in a different set of mutations. To understand the changes that can arise when an organism evolves to grow at higher temperatures, we sequenced and analyzed two previously described E. coli strains, BM28 and BM28 ΔlysU, that have been laboratory adapted to the highest E. coli growth temperature reported to date. RESULTS: We found three large deletions in the BM28 and BM28 ΔlysU strains of 123, 15 and 8.5 kb in length and an expansion of IS10 elements. We found that BM28 and BM28 ΔlysU have considerably different genomes, suggesting that the BM28 culture that gave rise to BM28 and BM28 ΔlysU was a mixed population of genetically different cells. Consistent with published findings of high GroESL expression in BM28, we found that BM28 inexplicitly carries the groESL bearing plasmid pOF39 that was maintained simply by high-temperature selection pressure. We identified over 200 smaller insertions, deletions, single nucleotide polymorphisms and other mutations, including changes in master regulators such as the RNA polymerase and the transcriptional termination factor Rho. Importantly, this genome analysis demonstrates that the commonly cited findings that LysU plays a crucial role in thermotolerance and that GroESL hyper-expression is brought about by chromosomal mutations are based on a previous misinterpretation of the genotype of BM28. CONCLUSIONS: This whole-genome sequencing study describes genetically distinct mechanisms of thermotolerance evolution from those found in other heat-evolved E. coli strains. Studying adaptive laboratory evolution to heat in simple model organisms is important in the context of climate change. It is important to better understand genetic mechanisms of enhancing thermotolerance in bacteria and other organisms, both in terms of optimizing laboratory evolution methods for various organisms and in terms of potential genetic engineering of organisms most at risk or most important to our societies and ecosystems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».