Published December 1, 2011 | Version v1
Publication Open

The small heat shock proteins from Acidithiobacillus ferrooxidans: gene expression, phylogenetic analysis, and structural modeling

Creators

  • 1. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
  • 2. Brazilian Biosciences National Laboratory
  • 3. Brazilian Center for Research in Energy and Materials

Description

Acidithiobacillus ferrooxidans is an acidophilic, chemolithoautotrophic bacterium that has been successfully used in metal bioleaching. In this study, an analysis of the A. ferrooxidans ATCC 23270 genome revealed the presence of three sHSP genes, Afe_1009, Afe_1437 and Afe_2172, that encode proteins from the HSP20 family, a class of intracellular multimers that is especially important in extremophile microorganisms.The expression of the sHSP genes was investigated in A. ferrooxidans cells submitted to a heat shock at 40°C for 15, 30 and 60 minutes. After 60 minutes, the gene on locus Afe_1437 was about 20-fold more highly expressed than the gene on locus Afe_2172. Bioinformatic and phylogenetic analyses showed that the sHSPs from A. ferrooxidans are possible non-paralogous proteins, and are regulated by the σ32 factor, a common transcription factor of heat shock proteins. Structural studies using homology molecular modeling indicated that the proteins encoded by Afe_1009 and Afe_1437 have a conserved α-crystallin domain and share similar structural features with the sHSP from Methanococcus jannaschii, suggesting that their biological assembly involves 24 molecules and resembles a hollow spherical shell.We conclude that the sHSPs encoded by the Afe_1437 and Afe_1009 genes are more likely to act as molecular chaperones in the A. ferrooxidans heat shock response. In addition, the three sHSPs from A. ferrooxidans are not recent paralogs, and the Afe_1437 and Afe_1009 genes could be inherited horizontally by A. ferrooxidans.

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

Translated Description (Arabic)

Acidithiobacillus ferrooxidans هي بكتيريا حمضية وكيميائية ذاتية التغذية تم استخدامها بنجاح في الترشيح الحيوي للمعادن. في هذه الدراسة، كشف تحليل جينوم A. ferrooxidans ATCC 23270 عن وجود ثلاثة جينات sHSP، Afe _1009، Afe _1437 و Afe _2172، التي تشفر البروتينات من عائلة HSP20، وهي فئة من متعددات الخلايا ذات أهمية خاصة في الكائنات الحية الدقيقة شديدة الحساسية. تم التحقيق في التعبير عن جينات sHSP في خلايا A. ferrooxidans التي خضعت لصدمة حرارية عند 40 درجة مئوية لمدة 15 و 30 و 60 دقيقة. بعد 60 دقيقة، كان الجين في الموضع Afe _1437 أكثر تعبيرًا بنحو 20 ضعفًا من الجين في الموضع Afe _2172. أظهرت التحليلات المعلوماتية الحيوية والتطور الوراثي أن sHSPs من A. ferrooxidans هي بروتينات غير مشوهة محتملة، وينظمها عامل σ 32، وهو عامل نسخ شائع لبروتينات الصدمة الحرارية. أشارت الدراسات الهيكلية التي تستخدم النمذجة الجزيئية للتماثل إلى أن البروتينات المشفرة بواسطة Afe _1009 و Afe _1437 لها مجال α - crystallin محفوظ وتشترك في ميزات هيكلية مماثلة مع sHSP من Methanococcus jannaschii، مما يشير إلى أن تجميعها البيولوجي يتضمن 24 جزيءًا ويشبه قشرة كروية مجوفة. نستنتج أن sHSPs المشفرة بواسطة جينات Afe _1437 و Afe _1009 من المرجح أن تعمل كمرافقين جزيئيين في استجابة الصدمة الحرارية A. ferrooxidans. بالإضافة إلى ذلك، فإن sHSPs الثلاثة من A. ferrooxidans ليست نظائر حديثة، ويمكن أن ترث جينات Afe _1437 و Afe _1009 أفقيًا بواسطة A. ferrooxidans.

Translated Description (French)

Acidithiobacillus ferrooxidans est une bactérie chémolithoautotrophe acidophile qui a été utilisée avec succès dans la biolixiviation des métaux. Dans cette étude, une analyse du génome d'A. ferrooxidans ATCC 23270 a révélé la présence de trois gènes sHSP, Afe_1009, Afe_1437 et Afe_2172, qui codent pour des protéines de la famille HSP20, une classe de multimères intracellulaires particulièrement importante chez les microorganismes extrêmophiles. L'expression des gènes sHSP a été étudiée dans des cellules d'A. ferrooxidans soumises à un choc thermique à 40°C pendant 15, 30 et 60 minutes. Après 60 minutes, le gène sur le locus Afe_1437 était environ 20 fois plus fortement exprimé que le gène sur le locus Afe_2172. Des analyses bioinformatiques et phylogénétiques ont montré que les sHSP d'A. ferrooxidans sont des protéines non analogues possibles et sont régulées par le facteur σ32, un facteur de transcription commun des protéines de choc thermique. Des études structurelles utilisant la modélisation moléculaire d'homologie ont indiqué que les protéines codées par Afe_1009 et Afe_1437 ont un domaine α-cristallin conservé et partagent des caractéristiques structurelles similaires avec le sHSP de Methanococcus jannaschii, suggérant que leur assemblage biologique implique 24 molécules et ressemble à une coquille sphérique creuse. Nous concluons que les sHSP codés par les gènes Afe_1437 et Afe_1009 sont plus susceptibles d'agir comme chaperons moléculaires dans la réponse au choc thermique d'A. ferrooxidans. De plus, les trois sHSP d'A. ferrooxidans ne sont pas des paralogues récents, et les gènes Afe_1437 et Afe_1009 pourraient être hérités horizontalement par A. ferrooxidans.

Translated Description (Spanish)

Acidithiobacillus ferrooxidans es una bacteria acidófila y quimiolitoautotrófica que se ha utilizado con éxito en la biolixiviación de metales. En este estudio, un análisis del genoma de A. ferrooxidans ATCC 23270 reveló la presencia de tres genes sHSP, Afe_1009, Afe_1437 y Afe_2172, que codifican proteínas de la familia HSP20, una clase de multímeros intracelulares que es especialmente importante en microorganismos extremófilos. La expresión de los genes sHSP se investigó en células de A. ferrooxidans sometidas a un choque térmico a 40 ° C durante 15, 30 y 60 minutos. Después de 60 minutos, el gen en el locus Afe_1437 se expresó aproximadamente 20 veces más que el gen en el locus Afe_2172. Los análisis bioinformáticos y filogenéticos mostraron que las sHSP de A. ferrooxidans son posibles proteínas no parálogas y están reguladas por el factor σ32, un factor de transcripción común de las proteínas de choque térmico. Los estudios estructurales que utilizan modelos moleculares de homología indicaron que las proteínas codificadas por Afe_1009 y Afe_1437 tienen un dominio α-cristalino conservado y comparten características estructurales similares con la sHSP de Methanococcus jannaschii, lo que sugiere que su ensamblaje biológico involucra 24 moléculas y se asemeja a una cáscara esférica hueca. Concluimos que las sHSP codificadas por los genes Afe_1437 y Afe_1009 tienen más probabilidades de actuar como chaperonas moleculares en la respuesta de choque térmico de A. ferrooxidans. Además, los tres sHSP de A. ferrooxidans no son parálogos recientes, y los genes Afe_1437 y Afe_1009 podrían ser heredados horizontalmente por A. ferrooxidans.

Files

1471-2180-11-259.pdf

Files (1.7 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
md5:72d79c02249a0f408e86554ad99c7284
1.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
بروتينات الصدمة الحرارية الصغيرة من Acidithiobacillus ferrooxidans: التعبير الجيني، والتحليل الوراثي، والنمذجة الهيكلية
Translated title (French)
Les petites protéines de choc thermique d'Acidithiobacillus ferrooxidans : expression génique, analyse phylogénétique et modélisation structurelle
Translated title (Spanish)
Las pequeñas proteínas de choque térmico de Acidithiobacillus ferrooxidans: expresión génica, análisis filogenético y modelado estructural

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2081465668
DOI
10.1186/1471-2180-11-259

Is supplement to
https://openalex.org/W4324375278 (Other)
https://openalex.org/W2981620850 (Other)
https://openalex.org/W2978498669 (Other)
https://openalex.org/W2725470070 (Other)
https://openalex.org/W2510950870 (Other)
https://openalex.org/W2380712085 (Other)
https://openalex.org/W1707430637 (Other)
https://openalex.org/W1510281634 (Other)
https://openalex.org/W1485942138 (Other)
https://openalex.org/W1433645194 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1595347157
  • https://openalex.org/W1797775581
  • https://openalex.org/W1965151258
  • https://openalex.org/W1983558553
  • https://openalex.org/W1987204094
  • https://openalex.org/W1989228404
  • https://openalex.org/W1989660706
  • https://openalex.org/W1991287144
  • https://openalex.org/W1992192767
  • https://openalex.org/W2017589495
  • https://openalex.org/W2018479853
  • https://openalex.org/W2019872168
  • https://openalex.org/W2031891276
  • https://openalex.org/W2044031095
  • https://openalex.org/W2047976196
  • https://openalex.org/W2053216686
  • https://openalex.org/W2054894076
  • https://openalex.org/W2078569492
  • https://openalex.org/W2091607609
  • https://openalex.org/W2095724872
  • https://openalex.org/W2095885803
  • https://openalex.org/W2098448352
  • https://openalex.org/W2100453063
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2110257980
  • https://openalex.org/W2114939879
  • https://openalex.org/W2123768693
  • https://openalex.org/W2126295762
  • https://openalex.org/W2130379511
  • https://openalex.org/W2132078469
  • https://openalex.org/W2142529984
  • https://openalex.org/W2142633992
  • https://openalex.org/W2144081223
  • https://openalex.org/W2147059525
  • https://openalex.org/W2150952642
  • https://openalex.org/W2165113979
  • https://openalex.org/W2166152965
  • https://openalex.org/W2170968124
  • https://openalex.org/W2171510989
  • https://openalex.org/W255996521