Published January 31, 2018 | Version v1
Publication Open

The Glaciozyma antarctica genome reveals an array of systems that provide sustained responses towards temperature variations in a persistently cold habitat

Description

Extremely low temperatures present various challenges to life that include ice formation and effects on metabolic capacity. Psyhcrophilic microorganisms typically have an array of mechanisms to enable survival in cold temperatures. In this study, we sequenced and analysed the genome of a psychrophilic yeast isolated in the Antarctic region, Glaciozyma antarctica. The genome annotation identified 7857 protein coding sequences. From the genome sequence analysis we were able to identify genes that encoded for proteins known to be associated with cold survival, in addition to annotating genes that are unique to G. antarctica. For genes that are known to be involved in cold adaptation such as anti-freeze proteins (AFPs), our gene expression analysis revealed that they were differentially transcribed over time and in response to different temperatures. This indicated the presence of an array of adaptation systems that can respond to a changing but persistent cold environment. We were also able to validate the activity of all the AFPs annotated where the recombinant AFPs demonstrated anti-freeze capacity. This work is an important foundation for further collective exploration into psychrophilic microbiology where among other potential, the genes unique to this species may represent a pool of novel mechanisms for cold survival.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تمثل درجات الحرارة المنخفضة للغاية تحديات مختلفة للحياة تشمل تكوين الجليد والتأثيرات على القدرة الأيضية. عادة ما يكون للكائنات الحية الدقيقة الآلفة للآفات النفسية مجموعة من الآليات لتمكين البقاء على قيد الحياة في درجات الحرارة الباردة. في هذه الدراسة، قمنا بتسلسل وتحليل جينوم خميرة نفسية معزولة في منطقة القطب الجنوبي، جلاسيوزيما أنتاركتيكا. حدد التعليق التوضيحي للجينوم 7857 تسلسل ترميز البروتين. من تحليل تسلسل الجينوم، تمكنا من تحديد الجينات التي تم ترميزها للبروتينات المعروفة بأنها مرتبطة بالبقاء على قيد الحياة في البرد، بالإضافة إلى التعليق التوضيحي للجينات الفريدة من نوعها في القارة القطبية الجنوبية. بالنسبة للجينات المعروفة بمشاركتها في التكيف البارد مثل البروتينات المضادة للتجمد (AFPs)، كشف تحليل التعبير الجيني لدينا أنه تم نسخها بشكل تفاضلي بمرور الوقت واستجابة لدرجات حرارة مختلفة. يشير هذا إلى وجود مجموعة من أنظمة التكيف التي يمكن أن تستجيب لبيئة باردة متغيرة ولكنها مستمرة. كما تمكنا من التحقق من نشاط جميع القوات المسلحة الفلبينية المشروحة حيث أظهرت القوات المسلحة الفلبينية المؤتلفة قدرة مضادة للتجمد. يعد هذا العمل أساسًا مهمًا لمزيد من الاستكشاف الجماعي لعلم الأحياء المجهرية النفسي حيث قد تمثل الجينات الفريدة لهذا النوع، من بين إمكانات أخرى، مجموعة من الآليات الجديدة للبقاء على قيد الحياة.

Translated Description (French)

Les températures extrêmement basses présentent divers défis pour la vie, notamment la formation de glace et ses effets sur la capacité métabolique. Les micro-organismes psychcrophiles ont généralement un éventail de mécanismes pour permettre la survie à des températures froides. Dans cette étude, nous avons séquencé et analysé le génome d'une levure psychrophile isolée dans la région antarctique, Glaciozyma antarctica. L'annotation du génome a identifié 7857 séquences codant pour la protéine. À partir de l'analyse de la séquence génomique, nous avons pu identifier des gènes codant pour des protéines connues pour être associées à la survie au froid, en plus d'annoter des gènes uniques à G. antarctica. Pour les gènes connus pour être impliqués dans l'adaptation au froid tels que les protéines antigel (AFP), notre analyse de l'expression génique a révélé qu'ils étaient transcrits de manière différentielle au fil du temps et en réponse à différentes températures. Cela indiquait la présence d'un éventail de systèmes d'adaptation pouvant répondre à un environnement froid changeant mais persistant. Nous avons également pu valider l'activité de toutes les AFP annotées où les AFP recombinantes ont démontré une capacité antigel. Ce travail est une base importante pour une exploration collective plus poussée de la microbiologie psychrophile où, entre autres potentiels, les gènes uniques à cette espèce peuvent représenter un ensemble de nouveaux mécanismes de survie au froid.

Translated Description (Spanish)

Las temperaturas extremadamente bajas presentan varios desafíos para la vida que incluyen la formación de hielo y los efectos sobre la capacidad metabólica. Los microorganismos psicrofílicos suelen tener una serie de mecanismos para permitir la supervivencia en temperaturas frías. En este estudio, secuenciamos y analizamos el genoma de una levadura psicrófila aislada en la región antártica, Glaciozyma antarctica. La anotación del genoma identificó 7857 secuencias codificantes de proteínas. A partir del análisis de la secuencia del genoma, pudimos identificar genes que codificaban proteínas que se sabe que están asociadas con la supervivencia en frío, además de anotar genes que son exclusivos de G. antarctica. Para los genes que se sabe que están involucrados en la adaptación al frío, como las proteínas anticongelantes (AFP), nuestro análisis de expresión génica reveló que se transcribían diferencialmente a lo largo del tiempo y en respuesta a diferentes temperaturas. Esto indicó la presencia de una serie de sistemas de adaptación que pueden responder a un entorno frío cambiante pero persistente. También pudimos validar la actividad de todas las AFP anotadas donde las AFP recombinantes demostraron capacidad anticongelante. Este trabajo es una base importante para una mayor exploración colectiva de la microbiología psicrófila, donde, entre otros potenciales, los genes únicos de esta especie pueden representar un conjunto de mecanismos novedosos para la supervivencia en frío.

Files

journal.pone.0189947&type=printable.pdf

Files (4.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b589a444d260f04c675bbf00809c93e4
4.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يكشف جينوم جلاسيوزيما أنتاركتيكا عن مجموعة من الأنظمة التي توفر استجابات مستدامة تجاه التغيرات في درجات الحرارة في موطن بارد باستمرار
Translated title (French)
Le génome de Glaciozyma antarctica révèle un éventail de systèmes qui fournissent des réponses durables aux variations de température dans un habitat constamment froid
Translated title (Spanish)
El genoma de Glaciozyma antarctica revela una serie de sistemas que proporcionan respuestas sostenidas a las variaciones de temperatura en un hábitat persistentemente frío

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2788464637
DOI
10.1371/journal.pone.0189947

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1492535753
  • https://openalex.org/W1506623410
  • https://openalex.org/W1520240761
  • https://openalex.org/W1967390261
  • https://openalex.org/W1970019238
  • https://openalex.org/W1970322929
  • https://openalex.org/W1971314391
  • https://openalex.org/W1974920184
  • https://openalex.org/W1996071874
  • https://openalex.org/W2003637109
  • https://openalex.org/W2006696969
  • https://openalex.org/W2007497503
  • https://openalex.org/W2008060586
  • https://openalex.org/W2012313889
  • https://openalex.org/W2014770288
  • https://openalex.org/W2019893920
  • https://openalex.org/W2021179026
  • https://openalex.org/W2033194997
  • https://openalex.org/W2033563598
  • https://openalex.org/W2037016219
  • https://openalex.org/W2042545194
  • https://openalex.org/W2045812059
  • https://openalex.org/W2048332566
  • https://openalex.org/W2048639963
  • https://openalex.org/W2059291686
  • https://openalex.org/W2075676541
  • https://openalex.org/W2095699986
  • https://openalex.org/W2095891619
  • https://openalex.org/W2097343134
  • https://openalex.org/W2104100750
  • https://openalex.org/W2104894769
  • https://openalex.org/W2107644675
  • https://openalex.org/W2108053853
  • https://openalex.org/W2108321964
  • https://openalex.org/W2110635373
  • https://openalex.org/W2112218339
  • https://openalex.org/W2113929062
  • https://openalex.org/W2120807642
  • https://openalex.org/W2127313513
  • https://openalex.org/W2128784468
  • https://openalex.org/W2141532939
  • https://openalex.org/W2141885858
  • https://openalex.org/W2142066620
  • https://openalex.org/W2142077421
  • https://openalex.org/W2142980726
  • https://openalex.org/W2143862901
  • https://openalex.org/W2144670882
  • https://openalex.org/W2147218453
  • https://openalex.org/W2158714788
  • https://openalex.org/W2159482845
  • https://openalex.org/W2159749953
  • https://openalex.org/W2167003985
  • https://openalex.org/W2171745213
  • https://openalex.org/W2182359668
  • https://openalex.org/W2317271473
  • https://openalex.org/W242238464
  • https://openalex.org/W24553703
  • https://openalex.org/W2464959397
  • https://openalex.org/W2622181676
  • https://openalex.org/W2978984835
  • https://openalex.org/W4210323379
  • https://openalex.org/W4294216483
  • https://openalex.org/W626692