Candidatus Carsonella ruddii: Endosymbiont med verdens mindste genom i psyllider
Candidatus Carsonella ruddii: endosymbiont i psyllider med verdens mindste bakteriegenom — ekstremt komprimeret DNA, kun ~182 gener og organel-lignende egenskaber.
Candidatus Carsonella ruddii er en endosymbiotisk gamma-proteobakterie med det mindste kendte genom blandt bakterier.
Arten lever som endosymbiont, der findes i alle kendte arter af phloem-saftædende insekter, der kaldes psyllider. Endosymbionten er lokaliseret i en specialiseret værtsstruktur kaldet bakteriomet (et samlet organ bestående af bakteriocytter), hvor den lever inde i værtens celler og overføres vertikalt fra hun til afkom gennem æg.
I 2006 blev genomet af en stamme af Ca. Carsonella ruddii sekventeret af hold ved RIKEN i Japan og ved University of Arizona. Genomet består af et cirkulært kromosom på 159 662 basepar og har en meget høj kodningstæthed (ca. 97 %). Sekventeringen afslørede en ekstremt komprimeret genomorganisation med mange overlappende gener og forkortede genlængder.
Det forudsagte antal gener var 182, hvilket ifølge NCBI-Genome var det laveste antal gener registreret for en bakterie på tidspunktet for offentliggørelsen. Mange gener, som normalt anses for at være livsvigtige i fritlevende bakterier, mangler i Carsonella, hvilket indikerer et stærkt afhængighedsforhold til værten. Denne grad af genome-reduktion har fået forskere til at beskrive Carsonella som organellignende, fordi den i praksis udfylder en funktion i værtens stofskifte og ikke kan leve frit.
Konsekvenserne af et så lille genom omfatter blandt andet tab af biosyntetiske og reparationsmekanismer, hvilket ofte medfører hurtig evolutionær ændring og yderligere afhængighed af værtens celler. I mange psyllider antages Carsonella at bidrage med essentielle aminosyrer og andre nødvendige metabolitter, som insektet ikke får tilstrækkeligt gennem sin næringsfattige phloem-saft.
Til sammenligning har Mycoplasma genitalium, som har det mindste genom blandt fritlevende organismer, omkring 521 gener — betydeligt flere end Carsonella. Den markante forskel illustrerer, hvor ekstreme endosymbionter kan blive i deres genome-reduktion, når de lever permanent inde i værtens celler.
Forskningen i Carsonella ruddii er vigtig for forståelsen af symbiose, genometabolisering og overgangen fra frilevende bakterie til integreret endosymbiont eller organel. Yderligere sammenligning af forskellige stammer og værtssammenhænge kan kaste lys over, hvordan sådanne ekstreme genome opstår og stabiliseres evolutionært.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er Candidatus Carsonella ruddii?
A: Candidatus Carsonella ruddii er en endosymbiotisk gammaproteobakterie, der findes i alle arter af phloem-saftædende insekter kaldet psyllider.
Sp: Hvad er størrelsen af genomet hos Candidatus Carsonella ruddii?
Svar: Candidatus Carsonella ruddii's genom er det mindste kendte genom af alle bakterier og er et cirkulært kromosom på 159 662 basepar.
Sp: Hvor mange gener forventes at være til stede i Candidatus Carsonella ruddii?
Svar: Antallet af forudsagte gener i Candidatus Carsonella ruddii er 182, hvilket er det laveste antal gener, der er registreret (NCBI-Genome).
Sp: Hvad er den kodningsmæssige tæthed i genomet hos Candidatus Carsonella ruddii?
Svar: Candidatus Carsonella ruddii's genom har en høj kodningstæthed på 97 %.
Spørgsmål: Hvad er bakteriomet?
Svar: Bakteriomet er en specialiseret struktur, hvor endosymbionterne forekommer i Candidatus Carsonella ruddii.
Spørgsmål: Hvad mangler i Candidatus Carsonella ruddiis genom?
Svar: Mange gener, der anses for at være livsvigtige, synes at mangle i Candidatus Carsonella ruddiis genom, hvilket tyder på, at arten kan have opnået organellignende status.
Spørgsmål: Hvordan er Candidatus Carsonella ruddii's genom sammenlignet med Mycoplasma genitalium's genom?
A: Mycoplasma genitaliums genom, som har det mindste genom af alle fritlevende organismer, har 521 gener, hvilket er betydeligt højere end antallet af forudsagte gener i Candidatus Carsonella ruddii.
Søge