Published November 5, 2022 | Version v1
Publication Open

Transcriptional and biochemical analyses of Planomicrobium strain AX6 from Qinghai-Tibetan Plateau, China, reveal hydrogen peroxide scavenging potential

Creators

  • 1. Northwest Institute of Eco-Environment and Resources
  • 2. Chinese Academy of Sciences
  • 3. Yunnan University
  • 4. Northeast Institute of Geography and Agroecology

Description

Abstract Background The bacterial mechanisms responsible for hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) scavenging have been well-reported, yet little is known about how bacteria isolated from cold-environments respond to H 2 O 2 stress. Therefore, we investigated the transcriptional profiling of the Planomicrobium strain AX6 strain isolated from the cold-desert ecosystem in the Qaidam Basin, Qinghai-Tibet Plateau, China, in response to H 2 O 2 stress aiming to uncover the molecular mechanisms associated with H 2 O 2 scavenging potential. Methods We investigated the H 2 O 2 -scavenging potential of the bacterial Planomicrobium strain AX6 isolated from the cold-desert ecosystem in the Qaidam Basin, Qinghai-Tibet Plateau, China. Furthermore, we used high-throughput RNA-sequencing to unravel the molecular aspects associated with the H 2 O 2 scavenging potential of the Planomicrobium strain AX6 isolate. Results In total, 3,427 differentially expressed genes (DEGs) were identified in Planomicrobium strain AX6 isolate in response to 4 h of H 2 O 2 (1.5 mM) exposure. Besides, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes pathway and Gene Ontology analyses revealed the down- and/or up-regulated pathways following H 2 O 2 treatment. Our study not only identified the H 2 O 2 scavenging capability of the strain nevertheless also a range of mechanisms to cope with the toxic effect of H 2 O 2 through genes involved in oxidative stress response. Compared to control, several genes coding for antioxidant proteins, including glutathione peroxidase (GSH-Px), Coproporphyrinogen III oxidase, and superoxide dismutase (SOD), were relatively up-regulated in Planomicrobium strain AX6, when exposed to H 2 O 2 . Conclusions Overall, the results suggest that the up-regulated genes responsible for antioxidant defense pathways serve as essential regulatory mechanisms for removing H 2 O 2 in Planomicrobium strain AX6. The DEGs identified here could provide a competitive advantage for the existence of Planomicrobium strain AX6 in H 2 O 2 -polluted environments.

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

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة تم الإبلاغ جيدًا عن الآليات البكتيرية المسؤولة عن كسح بيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2 )، ومع ذلك لا يُعرف سوى القليل عن كيفية استجابة البكتيريا المعزولة عن البيئات الباردة لإجهاد H 2 O 2. لذلك، قمنا بالتحقيق في التنميط النصي لسلالة بلانوميكروبيوم AX6 المعزولة من النظام البيئي الصحراوي البارد في حوض القاعدة، هضبة تشينغهاي- التبت، الصين، استجابةً لإجهاد H 2 O 2 الذي يهدف إلى الكشف عن الآليات الجزيئية المرتبطة بإمكانية كسح H 2 O 2. الطرق التي حققنا فيها في إمكانات مسح H 2 O 2 لسلالة Planomicrobium البكتيرية AX 6 المعزولة عن النظام البيئي الصحراوي البارد في حوض Qaidam، هضبة Qinghai - Tibet، الصين. علاوة على ذلك، استخدمنا تسلسل الحمض النووي الريبي عالي الإنتاجية لكشف الجوانب الجزيئية المرتبطة بإمكانية كسح H 2 O 2 لسلالة Planomicrobium AX 6 المعزولة. النتائج في المجموع، تم تحديد 3427 من الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) في سلالة بلانوميكروبيوم AX6 المعزولة استجابةً لتعرض 4 ساعات من H 2 O 2 (1.5 مم). إلى جانب ذلك، كشفت موسوعة كيوتو للجينات ومسار الجينوم وتحليلات علم الوجود الجيني عن المسارات السفلية و/أو الأعلى تنظيمًا بعد علاج H 2 O 2. لم تحدد دراستنا القدرة على كسح H 2 O 2 للسلالة فحسب، بل حددت أيضًا مجموعة من الآليات للتعامل مع التأثير السام لـ H 2 O 2 من خلال الجينات المشاركة في الاستجابة للإجهاد التأكسدي. مقارنة بالسيطرة، كانت العديد من الجينات التي ترمز للبروتينات المضادة للأكسدة، بما في ذلك الجلوتاثيون بيروكسيداز (GSH - Px)، وأوكسيداز الكوبروبورفيرينوجين III، وفوق أكسيد ديسموتاز (SOD)، مرتفعة التنظيم نسبيًا في سلالة بلانوميكروبيوم AX6، عند تعرضها لـ H 2 O 2 . الاستنتاجات بشكل عام، تشير النتائج إلى أن الجينات الأعلى تنظيمًا المسؤولة عن مسارات الدفاع المضادة للأكسدة تعمل كآليات تنظيمية أساسية لإزالة H 2 O 2 في سلالة Planomicrobium AX 6. يمكن أن توفر DEGs المحددة هنا ميزة تنافسية لوجود سلالة Planomicrobium AX6 في البيئات الملوثة بـ H 2 O 2.

Translated Description (French)

Résumé Contexte Les mécanismes bactériens responsables du piégeage du peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2 ) ont été bien rapportés, mais on sait peu de choses sur la façon dont les bactéries isolées des environnements froids réagissent au stress lié au H 2 O 2. Par conséquent, nous avons étudié le profilage transcriptionnel de la souche AX6 de Planomicrobium isolée de l'écosystème du désert froid dans le bassin de Qaidam, plateau de Qinghai-Tibet, Chine, en réponse au stress H 2 O 2 visant à découvrir les mécanismes moléculaires associés au potentiel de piégeage de H 2 O 2. Méthodes Nous avons étudié le potentiel de piégeage du H 2 O 2 de la souche bactérienne Planomicrobium AX6 isolée de l'écosystème du désert froid dans le bassin Qaidam, plateau Qinghai-Tibet, Chine. En outre, nous avons utilisé le séquençage de l'ARN à haut débit pour démêler les aspects moléculaires associés au potentiel de piégeage de H 2 O 2 de l'isolat de la souche AX6 de Planomicrobium. Résultats Au total, 3 427 gènes exprimés différemment (DEG) ont été identifiés dans l'isolat de la souche AX6 de Planomicrobium en réponse à 4 h d'exposition à H 2 O 2 (1,5 mM). En outre, les analyses de l'Encyclopédie de Kyoto de la voie des gènes et des génomes et de l'ontologie des gènes ont révélé les voies régulées à la baisse et/ou à la hausse après le traitement par H 2 O 2. Notre étude a non seulement identifié la capacité de piégeage de H 2 O 2 de la souche, mais également une gamme de mécanismes pour faire face à l'effet toxique de H 2 O 2 par le biais de gènes impliqués dans la réponse au stress oxydatif. Par rapport au contrôle, plusieurs gènes codant pour des protéines antioxydantes, y compris la glutathion peroxydase (GSH-Px), la coproporphyrinogène III oxydase et la superoxyde dismutase (SOD), étaient relativement régulés à la hausse dans la souche AX6 de Planomicrobium, lorsqu'ils étaient exposés à H 2 O 2 . Conclusions Dans l'ensemble, les résultats suggèrent que les gènes régulés à la hausse responsables des voies de défense antioxydantes servent de mécanismes régulateurs essentiels pour éliminer H 2 O 2 dans la souche AX6 de Planomicrobium. Les DEG identifiés ici pourraient fournir un avantage concurrentiel pour l'existence de la souche AX6 de Planomicrobium dans des environnements pollués par H 2 O 2.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes Los mecanismos bacterianos responsables de la eliminación del peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) han sido bien informados, pero se sabe poco sobre cómo las bacterias aisladas de ambientes fríos responden al estrés por H 2 O 2. Por lo tanto, investigamos el perfil transcripcional de la cepa AX6 de Planomicrobium aislada del ecosistema del desierto frío en la cuenca de Qaidam, meseta de Qinghai-Tíbet, China, en respuesta al estrés de H 2 O 2 con el objetivo de descubrir los mecanismos moleculares asociados con el potencial de eliminación de H 2 O 2. Métodos Investigamos el potencial de eliminación de H 2 O 2 de la cepa bacteriana Planomicrobium AX6 aislada del ecosistema del desierto frío en la cuenca de Qaidam, meseta de Qinghai-Tíbet, China. Además, utilizamos la secuenciación de ARN de alto rendimiento para desentrañar los aspectos moleculares asociados con el potencial de eliminación de H 2 O 2 del aislado de la cepa AX6 de Planomicrobium. Resultados En total, se identificaron 3.427 genes expresados diferencialmente (DEG) en el aislado de la cepa AX6 de Planomicrobium en respuesta a 4 h de exposición a H 2 O 2 (1,5 mM). Además, los análisis de la vía y la ontología génica de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kioto revelaron las vías reguladas por disminución y/o aumento después del tratamiento con H 2 O 2. Nuestro estudio no solo identificó la capacidad de eliminación de H 2 O 2 de la cepa, sino también una serie de mecanismos para hacer frente al efecto tóxico de H 2 O 2 a través de genes involucrados en la respuesta al estrés oxidativo. En comparación con el control, varios genes que codifican proteínas antioxidantes, incluida la glutatión peroxidasa (GSH-Px), la coproporfirinógeno III oxidasa y la superóxido dismutasa (SOD), estaban relativamente regulados al alza en la cepa AX6 de Planomicrobium, cuando se expusieron a H 2 O 2 . Conclusiones En general, los resultados sugieren que los genes regulados positivamente responsables de las vías de defensa antioxidantes sirven como mecanismos reguladores esenciales para eliminar el H 2 O 2 en la cepa AX6 de Planomicrobium. Los DEG identificados aquí podrían proporcionar una ventaja competitiva para la existencia de la cepa AX6 de Planomicrobium en entornos contaminados con H 2 O 2.

Files

s12866-022-02677-w.pdf

Files (1.6 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
md5:3e753435fd76440db542e723f15a62b5
1.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكشف التحليلات النصية والكيميائية الحيوية لسلالة بلانوميكروبيوم AX6 من هضبة تشينغهاي التبتية، الصين، عن إمكانية كسح بيروكسيد الهيدروجين
Translated title (French)
Des analyses transcriptionnelles et biochimiques de la souche Planomicrobium AX6 du plateau Qinghai-Tibétain, en Chine, révèlent le potentiel de piégeage du peroxyde d'hydrogène
Translated title (Spanish)
Los análisis transcripcionales y bioquímicos de la cepa AX6 de Planomicrobium de la meseta tibetana de Qinghai, China, revelan un potencial de eliminación de peróxido de hidrógeno

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4308449901
DOI
10.1186/s12866-022-02677-w

Is supplement to
https://openalex.org/W4387948744 (Other)
https://openalex.org/W4248540845 (Other)
https://openalex.org/W2945600355 (Other)
https://openalex.org/W2559588208 (Other)
https://openalex.org/W2352732738 (Other)
https://openalex.org/W2123060905 (Other)
https://openalex.org/W2087657717 (Other)
https://openalex.org/W1987520879 (Other)
https://openalex.org/W1964572291 (Other)
https://openalex.org/W184793361 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1496239188
  • https://openalex.org/W1511779378
  • https://openalex.org/W1840505253
  • https://openalex.org/W1940436875
  • https://openalex.org/W1963969414
  • https://openalex.org/W1965778515
  • https://openalex.org/W1966190564
  • https://openalex.org/W1984882823
  • https://openalex.org/W1992161582
  • https://openalex.org/W1996715123
  • https://openalex.org/W1997513785
  • https://openalex.org/W2001055223
  • https://openalex.org/W2004869583
  • https://openalex.org/W2005447726
  • https://openalex.org/W2006109840
  • https://openalex.org/W2009156161
  • https://openalex.org/W2014992726
  • https://openalex.org/W2018546611
  • https://openalex.org/W2020720070
  • https://openalex.org/W2022204196
  • https://openalex.org/W2022897538
  • https://openalex.org/W2029130174
  • https://openalex.org/W2031158065
  • https://openalex.org/W2031525739
  • https://openalex.org/W2037617759
  • https://openalex.org/W2037880347
  • https://openalex.org/W2054129051
  • https://openalex.org/W2058088133
  • https://openalex.org/W2059410642
  • https://openalex.org/W2060705109
  • https://openalex.org/W2060842569
  • https://openalex.org/W2065440409
  • https://openalex.org/W2069480047
  • https://openalex.org/W2101166931
  • https://openalex.org/W2101517633
  • https://openalex.org/W2101611548
  • https://openalex.org/W2108819945
  • https://openalex.org/W2110076050
  • https://openalex.org/W2114791842
  • https://openalex.org/W2115415584
  • https://openalex.org/W2117608012
  • https://openalex.org/W2120640863
  • https://openalex.org/W2122373851
  • https://openalex.org/W2124688646
  • https://openalex.org/W2126276459
  • https://openalex.org/W2128022667
  • https://openalex.org/W2129591132
  • https://openalex.org/W2132684936
  • https://openalex.org/W2132877984
  • https://openalex.org/W2133550699
  • https://openalex.org/W2136231645
  • https://openalex.org/W2141458291
  • https://openalex.org/W2147692893
  • https://openalex.org/W2148492581
  • https://openalex.org/W2166820820
  • https://openalex.org/W2172680325
  • https://openalex.org/W2183330967
  • https://openalex.org/W2266872834
  • https://openalex.org/W2510951157
  • https://openalex.org/W2569581249
  • https://openalex.org/W2765832939
  • https://openalex.org/W2803787045
  • https://openalex.org/W2885932430
  • https://openalex.org/W2897321601
  • https://openalex.org/W2897540875
  • https://openalex.org/W2922099976
  • https://openalex.org/W3010762161
  • https://openalex.org/W3011890245
  • https://openalex.org/W3012458787
  • https://openalex.org/W3031657726
  • https://openalex.org/W3036905337
  • https://openalex.org/W3084600265
  • https://openalex.org/W3090848267
  • https://openalex.org/W3138602277
  • https://openalex.org/W3202363579
  • https://openalex.org/W4210977179