Zeitschrift für Bakteriologie und Parasitologie

Abstrakt

Mikrobielle Proteogenomik auf dem Vormarsch dank der Flut an Genomsequenzen

Jean Armengaud, Céline Bland, Joseph Christie-Oleza und Guylaine Miotello

Für Prokaryoten wurde noch kein Konsens über die Definition der grundlegenden Einheit der biologischen Vielfalt, der Art, erreicht. Obwohl inzwischen molekulare Hochdurchsatzwerkzeuge zur Verfügung stehen, um die mikrobielle Vielfalt zu bewerten, ist die Schätzung der Gesamtzahl der Bakterien- und Archaeenarten auf der Erde aufgrund der enormen Menge seltener Arten in Umweltproben immer noch eine Herausforderung. Seit 1995 das erste vollständige Zellgenom sequenziert wurde, das von Haemophilus influenzae, wurden mehr als siebentausend vollständige Genome gemeldet. Die Lawine an Genomsequenzen führt zu einer außergewöhnlichen Dokumentation von Vertretern zahlreicher Taxa. Während die Annotation dieser Genome mit neuen Genvorhersagewerkzeugen an Genauigkeit gewonnen hat, hat sich die Proteogenomik als hilfreich erwiesen, um neue Gene zu entdecken, das wahre Translationsstartcodon von codierenden Domänensequenzen zu identifizieren und Reifungsereignisse auf Proteinebene wie die Signalpeptidverarbeitung zu charakterisieren. Neben dieser strukturellen Annotation kann die Proteogenomik auch zu wichtigen Erkenntnissen über die Funktion von Proteinen führen. Im Wesentlichen besteht die Proteogenomik darin, mithilfe großer Shotgun-Proteomik-Strategien und der Verwendung von Hochdurchsatz-Tandem-Massenspektrometrie große Mengen an Proteinsequenzdaten zu erhalten. Diese experimentellen Daten werden dann zur Verbesserung der Genomannotation verwendet. Unerwartete Ergebnisse wie die Umkehrung von Gensequenzen in verschiedenen Bakterien oder die Verwendung nichtkanonischer Startcodons für die Translation in Deinococcus-Arten sind nur einige der zahlreichen Korrekturen, die bisher dokumentiert wurden. Heute würde die proteogenomische Analyse einer bestimmten Gruppe von Vertretern, die den gesamten Stammbaum des Lebens abdecken, eine bessere Grundlage für die genaue Annotation neuer Stämme bieten. Dies würde vergleichende Genomstudien verbessern und könnte bei der Beurteilung der Unterschiede zwischen eng verwandten Arten hilfreich sein.