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Comparative Genomic and Transcriptomic Analyses Reveal Habitat Differentiation and Different Transcriptional Responses during Pectin Metabolism in <i>Alishewanella</i> Species
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2013
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SCOPUS,SCIE
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학술저널
수록면
6351-6361(11쪽)
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<P><I>Alishewanella</I> species are expected to have high adaptability to diverse environments because they are isolated from different natural habitats. To investigate how the evolutionary history of <I>Alishewanella</I> species is reflected in their genomes, we performed comparative genomic and transcriptomic analyses of <I>A. jeotgali</I>, <I>A. aestuarii</I>, and <I>A. agri</I>, which were isolated from fermented seafood, tidal flat sediment, and soil, respectively. Genomic islands with variable GC contents indicated that invasion of prophage and transposition events occurred in <I>A. jeotgali</I> and <I>A. agri</I> but not in <I>A. aestuarii</I>. Habitat differentiation of <I>A. agri</I> from a marine environment to a terrestrial environment was proposed because the species-specific genes of <I>A. agri</I> were similar to those of soil bacteria, whereas those of <I>A. jeotgali</I> and <I>A. aestuarii</I> were more closely related to marine bacteria. Comparative transcriptomic analysis with pectin as a sole carbon source revealed different transcriptional responses in <I>Alishewanella</I> species, especially in oxidative stress-, methylglyoxal detoxification-, membrane maintenance-, and protease/chaperone activity-related genes. Transcriptomic and experimental data demonstrated that <I>A. agri</I> had a higher pectin degradation rate and more resistance to oxidative stress under pectin-amended conditions than the other 2 <I>Alishewanella</I> species. However, expression patterns of genes in the pectin metabolic pathway and of glyoxylate bypass genes were similar among all 3 <I>Alishewanella</I> species. Our comparative genomic and transcriptomic data revealed that <I>Alishewanella</I> species have evolved through horizontal gene transfer and habitat differentiation and that pectin degradation pathways in <I>Alishewanella</I> species are highly conserved, although stress responses of each <I>Alishewanella</I> species differed under pectin culture conditions.</P>
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