Instytut Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk  Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
Metagenomic analysis of soil bacteria plasmids

MetagenomicsMetagenomic analysis of soil bacteria plasmids

Tytuł projektu: Charakterystyka metagenomicza plazmidów bakterii glebowych
Numer projektu: UMO-2012/05/N/NZ9/01393
Kierownik projektu: mgr Paweł Krawczyk
Data rozpoczęcia projektu: 2013-01-24
Data zakończenia projektu: 2016-01-23
Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Nauki
Nazwa programu: Preludium; edycja 5
Środki finansowe (PLN): 150 000,00
Słowa kluczowe: gleba, plazmid, sekwencjonowanie nowej generacji

 

Cechy kodowane na plazmidach istotnym czynnikiem wpływającym na ewolucję i stabilność populacji bakteryjnych. Dlatego tak bardzo istotne jest opracowywanie i rozwijanie metod pozwalających na badanie plazmidów obecnych w środowisku. Jest to jednak skomplikowane, głównie ze względu na to, że większości bakterii środowiskowych nie da się hodować w warunkach laboratoryjnych.

Celem prowadzonych w projekcie badań było określenie różnorodności plazmidów w bakteriach żyjących w środowiskach różniących się pod względem właściwości fizyko-chemicznych, w tym w gruntach skażonych chemicznie. Cel ten miał być osiągnięty poprzez rozwinięcie metodologii badania plazmidów bakterii środowiskowych (izolacja metaplazmidomu z próbek środowiskowych różnego pochodzenia), opartej na metodach sekwencjonowania drugiej generacji i bioinformatycznej analizie uzyskanych danych. Największym spodziewanym sukcesem projektu byłoby uzyskanie unikatowego zestawu plazmidów obecnych w bakteriach glebowych – z jednego z najbardziej bioróżnorodnych, a zarazem trudnych do badań środowisk (głównie ze względu na obecność wielu zanieczyszczeń, np. kwasów humusowych, utrudniających lub wręcz uniemożliwiających uzyskanie czystego DNA, niezbędnego do badań genetycznych).

W celu maksymalizacji szans realizacji założeń projektu do badań użyto zestawu próbek środowiskowych pochodzących z najbardziej wymagających środowisk glebowych ale również z osadów czynnych oczyszczalni ścieków oraz mat bakteryjnych pochodzących z wód kopalnianych. Do poszukiwania nowych plazmidów użyto również kolekcji ok. 60 szczepów glebowych z Laboratorium Biologii RNA i Genomiki Funkcjonalnej IBB PAN.

 

Osiągnięcia

  1. Opisanie puli małych plazmidów obecnych w matach mikrobiologicznych z kopalni złota w Złotym Stoku oraz kopalni uranu w Kowarach (manuskrypt wysłany do publikacji w czasopiśmie Water Research
  2. Uzyskanie pełnej sekwencji nieopisywanego wcześniej w literaturze plazmidu podobnego do pCAR1
  3. Opracowanie nowych narzędzi bioinformatycznych użytecznych w analizach metaplazmidomu w oparciu o metody sekwencjonowania drugiej generacji:
    • algorytmu do identyfikacji sekwencji pochodzenia plazmidowego w danych metagenomowych.
    • zestawu programów do analizy sekwencji metagenomowych (analiza długości kontigów, określenie kolistości złożonych kontigów)
  4. Przetestowanie i dopracowanie opisywanych wcześniej w literaturze metod izolacji metaplazmidomu pod kątem rozwoju i wykorzystania nowych metod sekwencjonowania wysokoprzepustowego w badaniach populacji plazmidów w danym środowisku.

Publikacje

1. Physiological and Metagenomic Analyses of Microbial Mats Involved in Self-Purification of Mine Waters Contaminated with Heavy Metals
Drewniak L, Krawczyk PS, Mielnicki S, Adamska D, Sobczak A, Lipinski L, Burec-Drewniak W, Sklodowska A
Front Microbiol. 2016 Aug 10;7:1252. doi: 10.3389/fmicb.2016.01252. eCollection 2016.

Postery zaprezentowane na konferencjach:

1. Konferencja Ecology of soil Microorganisms: Microbes as Important Drivers of Soil Processes, 29.11. – 3.12. 2015, Praga, Czechy (poster)

2. Konferencja ISME 15, Seul, Korea Południowa, 24-29.08.2014 (poster)

3. Konferencja 2nd Thünen Symposium on Soil Metagenomics “MINING AND LEARNING FROM METAGENOMES”, Brunszwik, Niemcy, 11-13.12.2013 (poster)

Project funded by: