A phylogenetic analysis of the pSymB replicon from the Sinorhizobium meliloti genome reveals a complex evolutionary history

Author： Wong K Golding G B

Publisher： NRC Research Press

ISSN： 1480-3275

Source： Canadian Journal of Microbiology, Vol.49, Iss.4, 2003-03, pp. : 269-280

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Abstract

Microbial genomes are thought to be mosaic, making it difficult to decipher how these genomes have evolved. Whole-genome nearest-neighbor analysis was applied to the Sinorhizobium meliloti pSymB replicon to determine its origin, the degree of horizontal transfer, and the conservation of gene order. Prediction of the nearest neighbor based on contextual information, i.e., the nearest phylogenetic neighbor of adjacent genes, provided useful information for genes for which phylogenetic relationships could not be established. A large portion of pSymB genes are most closely related to genes in the Agrobacterium tumefaciens linear chromosome, including the rep and min genes. This suggests a common origin for these replicons. Genes with the nearest neighbor from the same species tend to be grouped in "patches". Gene order within these patches is conserved, but the content of the patches is not limited to operons. These data show that 13% of pSymB genes have nearest neighbors in species that are not members of the Rhizobiaceae family (including two archaea), and that these likely represent genes that have been involved in horizontal transfer. Key words: Sinorhizobium meliloti, horizontal transfer, pSymB evolution.Les génomes microbiens sont reconnu comme étant mosaïques, ce qui rend difficile la tâche de retracer l'évolution de leur génome. Une analyse du plus proche voisin englobant le génome entier du réplicon pSymB de Sinorhizobium meliloti a été effectuée afin de déterminer son origine, le degré de transfert horizontal et la conservation de l'ordre des gènes. Nous avons démontré l'utilité des prédictions du plus proche voisin basées sur l'information contextuelle, c.-à-d. le voisin le plus proche de gènes adjacents, afin de fournir des informations précieuses à propos de gènes dont les relations phylogénétiques n'avaient pu être établies. Une part importante des gènes de pSymB est proche parente de gènes retrouvés dans le chromosome linéaire de Agrobacterium tumefaciens, incluant les gènes rep et min. Ceci signale une origine commune de ces réplicons. Des gènes dont plus proche voisin appartient à la même espèce ont tendance à se regrouper en « amas ». L'ordre des gènes à l'intérieur de ces amas est conservé, mais le contenu des amas n'est pas limité qu'à des opérons. Nos données démontrent que 13 % des gènes de pSymB ont leurs plus proches voisins chez des espèces qui ne sont pas membres de la famille des Rhizobiaceae (incluant deux achaea), et qu'ils représentent dont probablement des gènes impliqués dans un transfert horizontal. Mots clés : Sinorhizobium meliloti, transfert horizontal, évolution de pSymB.[Traduit par la Rédaction]