キサントモナス科の異なる属を同定するためのタンパク質シグネチャー

Protein signatures to identify the different genera within the Xanthomonadaceae family.

• Ania Margarita Cutiño-Jiménez
• Carlos Frederico Martins Menck
• Yusdiel Torres Cambas
• Juan Carlos Díaz-Pérez

抄録

キサントモナス科（Xanthomonadaceae）は、Xanthomonas属とXylella属から構成され、経済的に重要な作物に影響を与える植物病原性種を含む。また、植物の成長を促進する細菌Pseudomonas geniculataとStenotrophomonas rhizophila、およびバイオテクノロジー、医療、環境関連の他のいくつかの種が含まれています。これまでの研究では、このファミリーがガンマ線保護細菌の中で進化的にどのように位置づけられてきたかを理解するのに役立つ分子シグネチャーが同定されている。本研究では、高度に保存されたタンパク質の挿入が、キサントモナス科の分類学的分類やメンバーの同定のための分子マーカーとしても利用できるかどうかを検討した。本研究では、4種類のハウスキーピングタンパク質（DNA修復・複製関連およびタンパク質翻訳酵素）を選択した。また、これらの挿入物のアミノ酸配列は、異なる属、最終的には種や病原体を区別することができた。さらに、MutSとDNAポリメラーゼIII（サブユニットα）の挿入はXylella fastidiosaでは保存されているが、DNAリガーゼのNAD依存性とValyl tRNA合成酵素のシグネチャーは属内の特定の亜種を区別している。Stenotrophomonas属とPseudomonas geniculata属は、MutS、DNAポリメラーゼIII（サブユニットα）、およびValyl tRNA synthetaseの挿入に基づいて区別できたが、DNAリガーゼNAD依存性の挿入はこれらの細菌を種レベルで区別した。これらの挿入はすべてキサントモナスの中で種とパスバーを区別している。このように、これらの挿入はキサントモナス科の進化的な分類をサポートし、農業、環境、経済に関連するこれらの細菌を迅速に同定するためのツールを提供している。

The Xanthomonadaceae family comprises the genera Xanthomonas and Xylella, which include plant pathogenic species that affect economically important crops. The family also includes the plant growth-promoting bacteria Pseudomonas geniculata and Stenotrophomonas rhizophila, and some other species with biotechnological, medical, and environmental relevance. Previous work identified molecular signatures that helped to understand the evolutionary placement of this family within gamma-proteobacteria. In the present study, we investigated whether insertions identified in highly conserved proteins may also be used as molecular markers for taxonomic classification and identification of members within the Xanthomonadaceae family. Four housekeeping proteins (DNA repair and replication-related and protein translation enzymes) were selected. The insertions allowed discriminating phytopathogenic and plant growth-promoting groups within this family, and also amino acid sequences of these insertions allowed distinguishing different genera and, eventually, species as well as pathovars. Moreover, insertions in the proteins MutS and DNA polymerase III (subunit alpha) are conserved in Xylella fastidiosa, but signatures in DNA ligase NAD-dependent and Valyl tRNA synthetase distinguish particular subspecies within the genus. The genus Stenotrophomonas and Pseudomonas geniculata could be distinguishable based on the insertions in MutS, DNA polymerase III (subunit alpha), and Valyl tRNA synthetase, although insertion in DNA ligase NAD-dependent discriminates these bacteria at the species level. All these insertions differentiate species and pathovars within Xanthomonas. Thus, the insertions presented support evolutionary demarcation within Xanthomonadaceae and provide tools for the fast identification in the field of these bacteria with agricultural, environmental, and economic relevance.