danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2018-62-5-592-600dan-557Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYАнализ генома бактерий Bacillus amyloliquefaciens БИМ В-439ДAnalysis of the genome of the bacteria Bacillus amyloliquefaciens BIM B-439DТитокМ. А.TitokM. A.

Титок Марина Алексеевна - доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

TitokMarina Alekseevna - D. Sc. (Biology), Professor, Chief researcher.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

m_titok@yahoo.comВалентовичЛ. Н.ValentovichL. N.

Валентович Леонид Николаевич - кандидат биологических наук, доцент, заведующий лабораторией.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск 

Valentovich Leonid Nikolaevich - Ph. D. (Biology). Associate professor, Head of the Laboratory.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

valentovich@mbio.bas-net.byБережнаяА. В.BerezhnayaA. V.

Бережная Анастасия Валерьевна - научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск 

Berezhnaya Anastasiya Valer’evna - Researcher.

anastasiya1981@bk.ruКоломиецЭ. И.KolomietsE. I.

Коломиец Эмилия Ивановна - член-корреспондент, доктор биологических наук, директор.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Kolomiets Emiliya Ivanovna - Corresponding Member, D. Sc. (Biology), Director.

2, Kuprevich Str., 220141, Minsk

kolomiets@mbio.bas-net.byНациональная академия наук Беларуси, Институт микробиологииNational Academy of Sciences of Belarus, Institute of Microbiology201830102018625592600Copyright © Титок М.А., Валентович Л.Н., Бережная А.В., Коломиец Э.И., 20182018Титок М.А., Валентович Л.Н., Бережная А.В., Коломиец Э.И.Titok M.A., Valentovich L.N., Berezhnaya A.V., Kolomiets E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/557

Согласно результатам анализа полной нуклеотидной последовательности бактерий В. amyloliquefa-ciens subsp. plantarum БИМ В-439Д, установлено, что геном штамма является уникальным и представлен одной кольцевой хромосомой размером 3978134 пар нуклеотидов, содержащей 46,50 % Г/Ц-пар. Определены ключевые генетические локусы, детерминирующие синтез антимикробных метаболитов: липопептидов (сурфактин, фенгицин, бацилломицин D), дипептида (бацилизин), сидерофора (бациллибактин), поликетидных антибиотиков (диффици-дин/оксидиффицидин, бациллен и макролактин), циклического бактериоцина (амилоциклицин), а также пептида/ поликетида (предположительно - тироцидин), охарактеризованы системы рестрикции-модификации и мобильные генетические элементы (IS-элементы и профаги). Выявленные особенности в организации и локализации отдельных генетических детерминант (например, интактный профаг размером 37558 п. н.) могут использоваться в качестве надежных молекулярно-генетических маркеров для быстрой идентификации штамма при его коммерческом использовании. Полная нуклеотидная последовательность генома может служить основой для детального функционального анализа практически значимых свойств микроорганизмов группы Bacillus.

According to the results of the analysis of the complete nucleotide sequence of B. amyloliquefaciens subsp. plantarum BIM B-439D, it is established that the genome of the strain is unique and is represented by a single ring chromosome with a size of 3978134 base pair containing 46.5 % G/C-pairs. The key genetic loci determining synthesis of antimicro-bic metabolites are defined: lipopeptides (surfactin, fengycin, bacillomycin D), dipeptide (bacilysin), siderophor (bacillibac-tin), polyketide antibiotics (difficidin and oxydifficidin, bacillaene and macrolactin), bacteriocin (amylocyclicin) and peptide/ polyketide (putative - tyrocidin), restriction-modification systems and mobile genetic elements (IS-elements and prophages) are characterized. The identified features in the organization and localization of individual genetic determinants (for example, intact prophage of 37558 bp) can be used as reliable molecular genetic markers for fast identification of the strain when it is used commercially. The complete nucleotide sequence of the genome can serve as the basis for a detailed functional analysis of the practically significant properties of the microorganisms of the Bacillus group.

Bacillusгеномпрофагметаболитыантимикробная активностьBacillusgenomeprophagemetabolitesantimicrobial activityReferencesBorriss, R. Use of plant-associated Bacillus strains as biofertilizers and biocontrol agents in Agriculture / R. Borriss // Bacteria in Agrobiology: Plant Growth Responses / ed. D. K. Maheshwari. - Heidelberg, German: Springer Heidelberg, 2011. -P. 41-76. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20332-9_3Borriss R. Use of plant-associated Bacillus strains as biofertilizers and biocontrol agents in Agriculture. Maheshwari D. K. (ed.). Bacteria in Agrobiology: Plant Growth Responses. Heidelberg, German, Springer Heidelberg, 2011, pp. 41-76. https://doi.org/10.1007/978-3-642-20332-9_3Миллер, Дж. Эксперименты в молекулярной генетике / Дж. Миллер; пер. с англ. Ю. Н. Зографа, Т. С. Ильиной, В. Г. Никифорова; под ред. С. И. Алиханяна. - М.: Мир, 1976. - 436 с.Miller J. H. Experiments in Molecular Genetics. Cold Spring Harbor Laboratory, 1972. 466 p.Babraham Bioinformatics - FastQC A Quality Control tool for High Throughput Sequence Data [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/. - Дата доступа: 02.05.2018.Babraham Bioinformatics - FastQC A Quality Control tool for High Throughput Sequence Data. Available at: http:// www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/ (accessed 2 May 2018).Bolger, A. M. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data / A. M. Bolger, M. Lohse, B. Usadel // Bioinformatics. - 2014. - Т. 30, N 15 - P. 2114-2120. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu170Bolger A. M., Lohse M., Usadel B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics, 2014, vol. 30, no. 15, pp. 2114-2120. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu170Геномный ассемблер SPAdes: Лаборатория алгоритмической биологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cab.spbu.ru/software/spades/. - Дата доступа: 02.05.2018.Genome assembly SPAdes: Center for Algorithmic Biotechnology Web Server. Available at: http://cab.spbu.ru/software/ spades/ (accessed 2 May 2018).Langmead, B. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2 / B. Langmead, S. L. Salzberg // Nat. Methods. - 2012. -Vol. 9, N 4 - P. 357-359. https://doi.org/10.1038/nmeth.1923Langmead B., Salzberg S. L. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2. Nature Methods, 2012, vol. 9, no. 4, pp. 357359. https://doi.org/10.1038/nmeth.1923The RAST Server: rapid annotations using subsystems technology / R. K. Aziz [et al.] // BMC Genomics. - 2008. -Vol. 9, N 1. - P. 75. https://doi.org/10.1186/1471-2164-9-75Aziz R. K., Bartels D., Best A. A., DeJongh M., Disz T., Edwards R. A., Formsma K., Gerdes S., Glass E. M., Kubal M., Meyer F., Olsen G. J., Olson R., Osterman A. L., Overbeek R. A., McNeil L. K., Paarmann D., Paczian T., Parrello B., Pusch G. D., Reich C., Stevens R., Vassieva O., Vonstein V., Wilke A., Zagnitko O. The RAST Server: rapid annotations using subsystems technology. BMC Genomics, 2008, vol. 9, no. 1, pp. 75. https://doi.org/10.1186/1471-2164-9-75Seemann, T. Prokka: rapid prokaryotic genome annotation / T. Seemann // Bioinformatics. - 2014. - Vol. 30, Iss. 14. -P. 2068-2069 [Electronic resource]. - Mode of access: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu153. - Date of access: 02.05.2018.Seemann T. Prokka: rapid prokaryotic genome annotation. Bioinformatics, 2014, vol. 30, is. 14, pp. 2068-2069. Available at: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu153 (accessed 2 May 2018).Mauve: Multiple Alignment of Conserved Genomic Sequence With Rearrangements / A. C. Darling [et al.] // Genome Res. - 2004. - Vol. 14, N 7 - P. 1394-1403. https://doi.org/10.1101/gr.2289704Darling A. C., Mau B., Blattner F. R., Perna N. T. Mauve: Multiple Alignment of Conserved Genomic Sequence With Rearrangements. Genome Research, 2004, vol. 14, no. 7, pp. 1394-1403. https://doi.org/10.1101/gr.2289704PHASTER: a better, faster version of the PHAST phage search tool / D. Arndt [et al.] // Nucleic Acids Res. - 2016. -Vol. 44, N W1. - P. W16-W21. https://doi.org/10.1093/nar/gkw387Arndt D., Grant J., Marcu A., Sajed T., Pon A., Liang Y., Wishart D. S. PHASTER: a better, faster version of the PHAST phage search tool. Nucleic Acids Research, 2016, vol. 44, no. W1, pp. W16-W21. https://doi.org/10.1093/nar/gkw387Harrison, K. J. Gene Graphics: a genomic neighborhood data visualization web application / K. J. Harrison, V. de Crecy-Lagard, R. Zallot // Bioinformatics. - 2018. - Vol. 34, N 8. - P. 1406-1408. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx793Harrison K. J., de Crecy-Lagard V., Zallot R. Gene Graphics: a genomic neighborhood data visualization web application. Bioinformatics, 2018, vol. 34, no. 8, pp. 1406-1408. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx793The complete genome sequence of Bacillus velezensis strain GH1-13 reveals agriculturally beneficial properties and a unique plasmid / Sang Yoon Kim [et al.] // Journal of Biotechnology. - 2017. - Vol. 259. - P. 221-227. https://doi.org/10.1016/). jbiotec.2017.06.1206Sang Yoon Kim, Hajin Song, Mee Kyung Sang, Hang-Yeon Weon, Jaekyeong Song. The complete genome sequence of Bacillus velezensis strain GH1-13 reveals agriculturally beneficial properties and a unique plasmid. Journal of Biotechnology, 2017, vol. 259, pp. 221-227. https://doi.org/10.1016/jjbiotec.2017.06.1206Factors determining the frequency of plasmid cointegrate formation mediated by insertion sequence IS3 from Escherichia coli / J. Spielmann-Ryser [et al.] // Mol. Gen. Genet. - 1991. - Vol. 226, N 3. - P. 441-448. https://doi.org/10.1007/bf00260657Spielmann-Ryser J., Moser M., Kast P., Weber H. Factors determining the frequency of plasmid cointegrate formation mediated by insertion sequence IS3 from Escherichia coli. MGG Molecular & General Genetics, 1991, vol. 226, no. 3, pp. 441-448. https://doi.org/10.1007/bf00260657Koonin, E. V. Evolutionary Genomics of Defense Systems in Archaea and Bacteria / E. V. Koonin, K. S. Makarova, Y. I. Wolf // Annu. Rev. Microbiol. - 2017. - Vol. 71, N 1. - P. 233-261. https://doi.org/10.1146/annurev-micro-090816-093830Koonin E. V., Makarova K. S., Wolf Y. I. Evolutionary Genomics of Defense Systems in Archaea and Bacteria. Annual Review of Microbiology, 2017, vol. 71, no. 1, pp. 233-261. https://doi.org/10.1146/annurev-micro-090816-093830A reverse transcriptase-related protein mediates phage resistance and polymerizes untemplated DNA in vitro / C. Wang [et al.] // Nucleic Acids Res. - 2011. - Vol. 39, N 17. - P. 7620-7629. https://doi.org/10.1093/nar/gkr397Wang C., Villion M., Semper C., Coros C., Moineau S., Zimmerly S. A reverse transcriptase-related protein mediates phage resistance and polymerizes untemplated DNA in vitro. Nucleic Acids Research, 2011, vol. 39, no. 17, pp. 7620-7629. https://doi.org/10.1093/nar/gkr397

The authors declare that there are no conflicts of interest present.