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Séquences répétées des génomes de Rhizobium sp. NGR234 et Sinorhizobium meliloti : une analyse comparative par séquençage aléatoire

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Abstract:

Amongst prokaryotic genomes, those of nitrogen-fixing members of the Rhizobiaceae family are relatively large (6–9 Mb), often include mega-plasmids of 1.5–2 Mb, and contain numerous families of repeated DNA sequences. Although most essential nodulation and nitrogen fixation genes are well characterized, these represent only a small fraction of the DNA content. Little is known about the detailed structure of rhizobial genomes. With the development of sequencing techniques and new bio-informatic tools such studies become possible, however. Using the 2275 shot-gun sequences of ANU265 (a derivative of NGR234 cured of pNGR234a), we have identified numerous families of repeats. Amongst these, the 58-bp-long NGRREP-4 represents the third most abundant DNA sequence after the RIME1 and RIME2 repeats, all of which are also found in Sinorhizobium meliloti. Surprisingly, studies on the distribution of these elements showed that in proportion to its size, the chromosome of NGR234 carries many more RIME modules than pNGR234a or pNGR234b. Together with the presence in NGR234 and S. meliloti 1021 of an insertion sequence (IS) element more conserved than essential nodulation and nitrogen fixation genes, these results give new insights into the origin and evolution of rhizobial genomes.Key words: shot-gun, repeats, BIME.

Parmi les génomes procaryotes, ceux des microsymbiotes de la famille des Rhizobiaceae se distinguent par leur taille (entre 6 et 9 Mb), la présence de parfois plusieurs réplicons dont des mégaplasmides 1,5–2 Mb, ainsi qu'un nombre inhabituel de séquences répétées. Si la plupart des gènes essentiels aux processus de nodulation et de fixation de l'azote sont bien caractérisés, ceux-ci ne représentent toutefois que quelques pour cent de l'ADN total. Or, peu de choses sont connues sur la structure fine et les particularités des génomes des rhizobia. Avec le développement des techniques de séquençage de l'ADN et des outils bio-informatiques, l'étude détaillée de ces structures complexes devient possible. En poursuivant l'étude du génome de la bactérie à large spectre d'hôte Rhizobium sp. NGR234, nous avons identifié sur le chromosome et le mégaplasmide les éléments génétiques les plus fréquemment répétés. Grâce à un nouveau protocole d'analyse, le criblage des 2275 séquences aléatoires de la souche ANU265 (guérie de pNGR234a) a permis de caractériser plusieurs familles d'éléments répétés. Parmi celles-ci, la séquence NGRREP-4 de 58 pb constitue la classe de répétition la plus abondante dans NGR234 après les éléments mosaïques RIME1 et RIME2. L'étude de la distribution de ces séquences dans le génome de NGR234 montre que certains éléments sont préférentiellement répétés sur le chromosome plutôt que sur pNGR234a ou pNGR234b. Aussi présents dans Sinorhizobium meliloti, ces différents motifs s'assemblent dans les régions intergéniques pour former une multitude de structures mosaïques plus complexes. Par ailleurs l'identification dans NGR234 et S. meliloti 1021 de séquences d'insertion (IS) plus conservées que les gènes de la nodulation ou de la fixation de l'azote pose de nouvelles questions sur l'origine et l'évolution de ces génomes.Mots clés : séquences mosaiques, BIME.

Keywords: BIME; repeats; shot-gun; séquences mosaiques

Document Type: Research Article

Publication date: 2001-06-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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