Vorkommen von Viren in Erdöllagerstätten und ihre Rolle beim mikrobiellen Abbau von Alkanen
Bodenwissenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wir haben zwei bioinformatische Pipelines entwickelt, um virale Sequenzen zu analysieren und Kohlenwasserstoff abbauende Gene (HYDGs) in Sequenzierungsdaten zu identifizieren, konkret betrifft das die Pipelines ViroProfiler für die virale Metagenomanalyse und HYDGscan für die schnelle Erkennung von viralkodierten HYDGs. Wir fanden keine direkten Hinweise auf HYDEG-kodierende Viren im Virom von Öllagerstätten. Die Analyse der Stoffwechselwege deutet jedoch darauf hin, dass mehrere Wege zum Kohlenwasserstoffabbau beitragen, was auf die mögliche Rolle von Viren in diesem Prozess hindeutet. Darüber hinaus analysierten wir 5,6 Millionen virale Genome/Contigs aus öffentlichen Datenbanken und stellten fest, dass weniger als 0,1 % von ihnen für mindestens ein HYDEG kodierten. Wir identifizierten 57 hochwertige vHYDEGs, die in sechs funktionelle Gruppen eingeteilt wurden. Es wurden sechs Proteinfamilien identifiziert, die an den ersten Schritten der Alkanhydroxylierung beteiligt sind. Phylogenetische Analysen zeigten die unterschiedlichen Evolutionspfade von vHYDEGs in verschiedenen Lebensräumen und enthüllten bisher unbekannte Biodegrader, die evolutionär mit vHYDEGs verbunden sind. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Phagen zum Abbau von Alkanen und aromatischen Kohlenwasserstoffen beitragen können, indem sie an den ersten, geschwindigkeitsbeschränkenden Hydroxylierungsschritten beteiligt sind und dadurch die Bioremediation von Kohlenwasserstoffverschmutzungen unterstützen und deren Ausbreitung fördern. Zur Unterstützung künftiger Forschungsarbeiten haben wir vHyDeg entwickelt, eine Datenbank mit identifizierten vHYDEGs mit umfassenden Anmerkungen, die das Screening von viralkodierten Kohlenwasserstoffabbaugenen erleichtert und ihre Anwendung in der Biosanierung fördert. Darüber hinaus haben wir acht Phagen isoliert, die zwei Stämme von Alkanabbau-Bakterien der Gattung Dietzia infizieren. Wir fanden heraus, dass einer der isolierten Phagen für das Gen der Formiat-Acetyltransferase (PflD) kodiert, was auf seine mögliche Rolle beim anaeroben Alkanabbau hinweist. Unsere Ergebnisse werfen ein neues Licht auf die bisher unbekannte Rolle von Viren beim Kohlenwasserstoffabbau. Darüber hinaus haben wir zwei bioinformatische Pipelines und eine umfassende Datenbank der in dieser Studie identifizierten vHYDEGs mit detaillierten Annotationen entwickelt. Diese Ressourcen werden das Screening von viralen Sequenzen zur Identifizierung von Genen, die mit dem Kohlenwasserstoffabbau in Verbindung stehen, vereinfachen und ihre potenzielle Anwendung in der Bioremediation fördern. Weitere Forschungen, die sich darauf konzentrieren, den Mechanismus und die Kinetik dieser von Phagen kodierten vHYDEGs zu entschlüsseln, haben das Potenzial, die Gesamtabbauaktivitäten zu erhöhen und damit neue Türen für eine effizientere Bioremediation in der Zukunft zu öffnen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Unveiling the hidden role of aquatic viruses in hydrocarbon pollution bioremediation. Journal of Hazardous Materials, 459, 132299.
Ru, Jinlong; Xue, Jinling; Sun, Jianfeng; Cova, Linda & Deng, Li
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ViroProfiler: a containerized bioinformatics pipeline for viral metagenomic data analysis. Gut Microbes, 15(1).
Ru, Jinlong; Khan, Mirzaei Mohammadali; Xue, Jinling; Peng, Xue & Deng, Li
