vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2022-67-2-190-196vestib-808Research ArticleСтатьиОсобенности молекулярно-генетической организации Pseudomonas phage БИМ BV-45 ДMolecular-genetic structure of Pseudomonas phage BIM BV-45 DПилипчукТ. А.PilipchukT. A.

Пилипчук Татьяна Андреевна – науч. сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Tatsiana A. Pilipchuk – Researcher.

2, Kuprevich Str., 2220141, Minsk

tanya.pilipchuk@tut.byОхремчукА. Э.AkhremchukA. E.

Охремчук Артур Эдуардович – младший научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Artur E. Akhremchuk – Junior Researcher.

2, Kuprevich Str., 2220141, Minsk

akhremchuk@bio.bsu.byКоломиецЭ. И.KаlаmiуetsE. I.

Коломиец Эмилия Ивановна – академик, доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник.

Ул. Купревича, 2, 220141, Минск

Emiliya I. Kаlаmiуets – Academician, Dr. Sc. (Biol.), Professor, Chief Researcher.

2, Kuprevich Str., 2220141, Minsk

kolomiets@mbio.bas-net.byИнститут микробиологии, НАН БеларусиInstitute of Microbiology, National Academy of Sciences of Belarus202204052022672190196Copyright © Пилипчук Т.А., Охремчук А.Э., Коломиец Э.И., 20222022Пилипчук Т.А., Охремчук А.Э., Коломиец Э.И.Pilipchuk T.A., Akhremchuk A.E., Kаlаmiуets 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://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/808

Проведен анализ полной нуклеотидной последовательности бактериофага Pseudomonas phage БИМ BV-45 Д – компонента биопестицида «Мультифаг» для защиты сельскохозяйственных культур от болезней, вызванных фитопатогенными бактериями Pseudomonas syringae. Показано, что геном фага представлен линейной двухцепочечной ДНК размером 40 383 п. н. (среднее содержание ГЦ-пар составило 58 %), имеет 46 открытых рамок считывания, в том числе 13, описанных в геномах близкородственных фагов. Кроме того, выявлено 4 регуляторные последовательности, характерные для бактериальных генов, узнавание которых обеспечивается сигма-фактором (σ70) РНК-полимеразы, cпецифических фаговых промоторов не обнаружено. Установлена идентичность большинства аминокислотных последовательностей белков фага Pseudomonas phage БИМ BV-45 Д с белками известного фага Pseudomonas phage Andromeda (на 95‒100 %), вместе с тем последовательность белка ДНК-эндонуклеазы (ген 22) имеет сходство (на 63 %) с аналогичным белком фага Pseudomonas phage PollyC. Полученные данные позволяют предположить, что мозаичная структура генома фага Pseudomonas phage БИМ BV-45 Д обусловлена рекомбинационными перестройками между вышеупомянутыми фагами.

Full nucleotide sequence of bacteriophage Pseudomonas phage BIM BV-45 D – active component of biopesticide Multiphage intended for control of crop bacterial diseases caused by Pseudomonas syringae was analyzed. It was found that phage genome is represented by linear double-stranded DNA sized 40383 b. p. (average GC contents equals 58 %), comprising 46 open reading frames, including 13 described in genomes of closely related phages. 4 control sequences typical for bacterial genes recognized by sigma factor (σ70) of RNA polymerase were detected, specific phage promoters were not localized. The identity was established of the majority of protein amino acid sequences of the Pseudomonas phage BIM BV-45 D with the proteins of the known Pseudomonas phage Andromeda (95‒100 %), at the same time, the sequences of the DNA endonuclease protein (gene 22) are similar (63 %) to the corresponding protein of Pseudomonas phage PollyC. The obtained data suggest that the mosaic structure of Pseudomonas phage BIM BV-45 D genome is due to recombinant rearrangements between the afore-mentioned phages.

геномбактериофагсеквенирование нового поколенияфитопатогенные бактерии Pseudomonas syringaeбиопестицид «Мультифаг»genomebacteriophagenext generation sequencingphytopathogenic bacteria Pseudomonas syringaebiopesticide “Multiphage”Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант Б20Р-078). Выражаем благодарность за помощь в работе кандидат биологических наук Леониду Николаевичу ВалентовичуThis work was supported by the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (grant B 20R-078). We express sincere gratitude for assistance our studies provided by Ph. D. (Biol.) Leonid ValentovichReferencesБактериофаги: биология и практическое применение : пер. с англ. / Х. В. Аккерман [и др.] ; под ред. Э. Каттер, А. Сулаквелидзе ; науч. ред. А. В. Летаров. – М. : Науч. мир, 2012. – 636 с.Katter E., Sulakvelidze A. (eds.). Bacteriophages: biology and application. Moscow, Nauchnyi mir Publ., 2012. 636 p. (in Russian).Биопестицид «Мультифаг» на основе фагов фитопатогенных бактерий Pseudomonas syringae и Pseudomonas fluorescens для использования в сельском хозяйстве в качестве средства борьбы с болезнями растений / Т. А. Пилипчук [и др.] // Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты : сб. науч. тр. / отв. ред. : Э. И. Коломиец, А. Г. Лобанок. – Минск, 2015. – Т. 7. – С. 197‒219.Pilipchuk T. A., Gerasimovich A. D., Anan’eva I. N., Kolomiets E. I., Popov F. A., Novik G. I. Biopesticide ‘Multiphage’ based on phages of phytopathogenic bacteria Pseudomonas syringae and Pseudomonas fluorescens used in agriculture to control plant diseases. Mikrobnye biotekhnologii: fundamental’nye i prikladnye aspekty: sbornik nauchnykh trudov. Tom 7 [Microbial biotechnologies: fundamental and applied aspects: collection of scientific works. Vol. 7]. Minsk, 2015, pp. 197‒219 (in Russian).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 : 30.11.2019.Babraham Bioinformatics ‒ FastQC A Quality Control tool for High Throughput Sequence Data. Available at : http:// www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/ (accessed 09.11.2021).Bolger, A. M. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data / A. M. Bolger, M. Lohse, B. Usadel // Bioinform. Oxf. J. – 2014. – Vol. 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 Oxford Journal, 2014, vol. 30, no. 15, pp. 2114‒2120. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu170Basic local alignment search tool / S. F. Altschul [et al.] // J. Mol. Biol. – 1990. – Vol. 215, N 3. – P. 403‒410. https:// doi.org/10.1016/S0022-2836(05)80360-2Altschul S. F., Gish W., Miller W., Myers E. W., Lipman D. J. Basic local alignment search tool. Journal of Molecular Biology, 1990, vol. 215, no. 3, pp. 403‒410. https://doi.org/10.1016/S0022-2836(05)80360-2GenBank / D. A. Benson [et al.] // Nucl. Acids Res. – 2005. – Vol. 33, suppl. 1. – P. D34‒D38. https://doi.org/10.1093/nar/gki063Benson D. A., Karsch-Mizrachi I., Lipman D. J., Ostell J., Wheeler D. L. GenBank. Nucleic Acids Research, 2005, vol. 33, suppl. 1, pp. D34‒D38. https://doi.org/10.1093/nar/gki063SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing / A. Bankevich [et al.] // J. Comput. Mol. Cell Biol. – 2012. – Vol. 19, N 5. – P. 455‒477. https://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021Bankevich A., Nurk S., Antipov D., Gurevich A. A., Dvorkin M., Kulikov A. S. [et al.] SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. Journal of Computational Molecular Cell Biology, 2012, vol. 19, no. 5, pp. 455‒477. https://doi.org/10.1089/cmb.2012.0021Langmead, B. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2 / B. Langmead, S. L. Salzberg // Nat. Meth. – 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. 357‒359. https://doi.org/10.1038/nmeth.1923Using Tablet for visual exploration of second-generation sequencing data / I. Milne [et al.] // Brief. Bioinform. – 2013. – Vol. 14, N 2. – P. 193‒202. https://doi.org/10.1093/bib/bbs012Milne I., Stephen G., Bayer M., Cock P. J. A., Pritchard L., Cardle L., Shaw P. D., Marshall D. Using Tablet for visual exploration of second-generation sequencing data. Briefings in Bioinformatics, 2013, vol. 14, no. 2, pp. 193‒202. https://doi.org/10.1093/bib/bbs012Lavigne, R. PHIRE, a deterministic approach to reveal regulatory elements in bacteriophage genomes / R. Lavigne, W. D. Sun, G. Volckaert // Bioinformatics. – 2004. – Vol. 20, N 5. – P. 629‒635. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btg456.Lavigne R., Sun W. D., Volckaert G. PHIRE, a deterministic approach to reveal regulatory elements in bacteriophage genomes. Bioinformatics, 2004, vol. 20, no. 5, pp. 629‒635. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btg456Solovyev, V. Automatic annotation of microbial genomes and metagenomic sequences. In metagenomics and its applications in agriculture, biomedicine and environmental studies / V. Solovyev, A. Salamov // Metagenomics and its Applications in Agriculture, Biomedicine and Environmental Studies / ed. W. Li. – New York, 2011. – P. 61‒78.Solovyev V., Salamov A. Automatic annotation of microbial genomes and metagenomic sequences. In metagenomics and its applications in agriculture, biomedicine and environmental studies. Metagenomics and its Applications in Agriculture, Biomedicine and Environmental Studies. New York, 2011, pp. 61‒78.ARNold, finding terminators at IGM ‒ Web Server [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://rna.igmors.u-psud. fr/toolbox/arnold/. – Дата доступа : 09.11.2016.ARNold, finding terminators at IGM ‒ Web Server. Available at : http://rna.igmors.u-psud.fr/toolbox/arnold/ (accessed 09.11.2021).Standard Protein BLAST [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PAGE=Proteins. – Дата доступа : 09.11.2021.Standard Protein BLAST. Available at : https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PAGE=Proteins (accessed 09.11.2021).InterProScan ‒ InterPro [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://www.ebi.ac.uk/interpro/search/sequence/. – Дата доступа : 09.11.2021.InterProScan – InterPro. Available at : https://www.ebi.ac.uk/interpro/search/sequence/ (accessed 09.11.2021).NCBI Conserved Domain Search [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi. – Дата доступа : 09.11.2021.NCBI Conserved Domain Search. Available at : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi (accessed 09.11.2021).SnapGene Viewer 6.0.2 Crack Plus Activation Code [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://hardcracked.com/previous/snapgene-viewer/85873/27. – Дата доступа : 21.02.2022.SnapGene Viewer 6.0.2 Crack Plus Activation Code. Available at : http://hardcracked.com/previous/snapgene-viewer/85873/27 (accessed 21.02.2022).ViPTree: the viral proteomic tree server / Y. Nishimura [et al.] // Bioinformatics. – 2017. – Vol. 33, N 15. – P. 2379‒2380. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx157Nishimura Y., Yoshida T., Kuronishi M., Uehara H., Ogata H., Goto S. ViPTree: the viral proteomic tree server. Bioinformatics, 2017, vol. 33, no. 15, pp. 2379‒2380. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btx157Magill, D. J. Genomic hypervariability of phage Andromeda is unique among known dsDNA viruses / D. J. Magill, T. A. Skvortsov, L. A. Kulakov // bioRxiv [Electronic resource]. – 2019. – Mode of access : https://www.biorxiv.org/content/10.1101/619015v4.full.pdf+html. – Date of access : 09.11.2021.Magill D. J., Skvortsov T. A., Kulakov L. A. Genomic hypervariability of phage Andromeda is unique among known dsDNA viruses. bioRxiv. Available at : https://www.biorxiv.org/content/10.1101/619015v4.full.pdf+html (accessed 21.02.2022).Isolation of new Pseudomonas tolaasii bacteriophages and genomic investigation of the lytic phage BF7 / E. SajbenNagy [et al.] // FEMS Microbiol. Lett. – 2012. – Vol. 332, N 2. – P. 162‒169. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2012.02592.xSajben-Nagy E., Maróti G., Kredics L., Horváth B., Párducz A., Vágvölgyi C., Manczinger L. Isolation of new Pseudomonas tolaasii bacteriophages and genomic investigation of the lytic phage BF7. FEMS Microbiology Letters, 2012, vol. 332, no. 2, pp. 162‒169. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2012.02592.x

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