Megx.net: integrated database resource for marine ecological genomics

Megx.net is a database and portal that provides integrated access to georeferenced marker genes, environment data and marine genome and metagenome projects for microbial ecological genomics. All data are stored in the Microbial Ecological Genomics DataBase (MegDB), which is subdivided to hold both sequence and habitat data and global environmental data layers. The extended system provides access to several hundreds of genomes and metagenomes from prokaryotes and phages, as well as over a million small and large subunit ribosomal RNA sequences. With the refined Genes Mapserver, all data can be interactively visualized on a world map and statistics describing environmental parameters can be calculated. Sequence entries have been curated to comply with the proposed minimal standards for genomes and metagenomes (MIGS/MIMS) of the Genomic Standards Consortium. Access to data is facilitated by Web Services. The updated megx.net portal offers microbial ecologists greatly enhanced database content, and new features and tools for data analysis, all of which are freely accessible from our webpage http://www.megx.net

Funktionelle ionische Schutzgruppen für die Peptidsynthese und Reinigung

Der erste Teil der vorliegenden Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines ionischen Tags, welcher über einen basenlabilen Linker an ein in Wasser schwerlösliches Peptid auf der festen Phase gekuppelt werden kann. Die hohe Polarität des Tags soll die Wasserlöslichkeit des Peptids erhöhen, um dessen Reinigung mittels präparativer RP-HPLC zu ermöglichen. Die Tags wurden direkt an ein schwerlösliches, festphasengebundenes Modellpeptid gekuppelt. Die Löslichkeit von Peptiden mit verschiedenen Tags wurde experimentell bestimmt und der Einfluss des Anions untersucht. Dabei zeigte sich, dass Peptide mit einfach geladenem Tag besser löslich als das Modellpeptid sind. Darüber hinaus konnte ein Einfluss des Anions beobachtet werden. Ein dreifach geladenen Tag erhöhte die Löslichkeit des Modellpeptids so stark, dass mit der vorhandenen Substanzmenge keine gesättigte Lösung hergestellt werden konnte. In weiteren Experimenten wurde gezeigt, dass die Spaltung des Tags vom Peptid möglich ist und der ionische Tag einfach vom Peptid abgetrennt werden kann. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer funktionellen ionischen Schutzgruppe. Der Unterschied zu dem im ersten Teil vorgestellten Tag- Ansatz ist, dass in diesem Fall die Schutzgruppe an die zu kuppelnde Aminosäure gebunden wird. Sie wirkt in diesem Fall tatsächlich als Schutzgruppe während der Peptidsynthese. Es wurden unterschiedliche Routen für die Synthese der Aminosäurederivate entwickelt. Die hergestellten Derivate wurden erfolgreich für die Peptidsynthese verwendet. Darüber hinaus zeigten sie eine große Löslichkeit in Wasser. Dies ermöglicht eventuell die Peptidsynthese in wässriger Lösung. Es gelang, das mit der ionischen Schutzgruppe versehene Glycinderivat an zwei verschiedenen Harzen zu kuppeln. Im dritte Teil wird die Synthese säurelabiler ionischer Schutzgruppen für die Seitenketten von Aminosäuren behandelt. Diese sollen während der Synthese von Peptiden mit schwierigen Sequenzen die Bildung von Aggregaten verhindern, die Löslichkeit der wachsenden Peptidkette erhöhen und so deren Synthese erleichtern. Es wurden von t-Buthylether und -ester abgeleitete ionische Schutzgruppe sowie je ein ionisches Analogon zur Boc- und der Cbz-Gruppe entwickelt. Die einzelnen Schutzgruppen konnten synthetisiert und charakterisiert werden. Erste Versuche zur Schützung verschiedener Aminosäurederivate wurden unternommen und zeigten ermutigende Ergebnisse. Die endgültige Charakterisierung der fertigen Aminosäurederivate steht noch aus. Die im Rahmen dieser Arbeit hergestellten ionischen Verbindungen stellten erhebliche Anforderungen an die Entwicklung geeigneter Analyse- und Trennverfahren. Die Erfahrungen aus diesem Bereich werden im vierten Teil dargestellt. Diese Techniken stellten die Grundlage für alle, in den ersten drei Teilen beschriebenen, synthetischen Arbeiten dar. Im letzten Abschnitt werden die Ergebnisse der Untersuchung eines Nicotinsäurederivats beschrieben. Die Kupplung dieses Derivats an die feste Phase bereitete unerwartete Schwierigkeiten. Durch verschiedene Untersuchungen konnten Hinweise auf die Ursache der ungewöhnlich niedrigen Löslichkeit des gereinigten Nicotinsäurederivats erhalten werden

Ecogenomic Perspectives on Domains of Unknown Function: Correlation-Based Exploration of Marine Metagenomes

14 pages, 4 figures, 7 tables, supporting information in https://doi.org/10.1371/journal.pone.0050869Background: The proportion of conserved DNA sequences with no clear function is steadily growing in bioinformatics databases. Studies of sequence and structural homology have indicated that many uncharacterized protein domain sequences are variants of functionally described domains. If these variants promote an organism's ecological fitness, they are likely to be conserved in the genome of its progeny and the population at large. The genetic composition of microbial communities in their native ecosystems is accessible through metagenomics. We hypothesize the co-variation of protein domain sequences across metagenomes from similar ecosystems will provide insights into their potential roles and aid further investigation. Methodology/Principal findings: We calculated the correlation of Pfam protein domain sequences across the Global Ocean Sampling metagenome collection, employing conservative detection and correlation thresholds to limit results to well-supported hits and associations. We then examined intercorrelations between domains of unknown function (DUFs) and domains involved in known metabolic pathways using network visualization and cluster-detection tools. We used a cautious >guilty-by-association> approach, referencing knowledge-level resources to identify and discuss associations that offer insight into DUF function. We observed numerous DUFs associated to photobiologically active domains and prevalent in the Cyanobacteria. Other clusters included DUFs associated with DNA maintenance and repair, inorganic nutrient metabolism, and sodium-translocating transport domains. We also observed a number of clusters reflecting known metabolic associations and cases that predicted functional reclassification of DUFs. Conclusion/Significance: Critically examining domain covariation across metagenomic datasets can grant new perspectives on the roles and associations of DUFs in an ecological setting. Targeted attempts at DUF characterization in the laboratory or in silico may draw from these insights and opportunities to discover new associations and corroborate existing ones will arise as more large-scale metagenomic datasets emerge. © 2013 Buttigieg et al.Peer Reviewe

Environmental conditions and habitats of GOS sites and bottle data of HOT-ALOHA station

The Global Ocean Sampling (GOS) expedition is currently the largest and geographically most comprehensive metagenomic dataset, including samples from the Atlantic, Pacific, and Indian Oceans. This study makes use of the wide range of environmental conditions and habitats encompassed within the GOS sites in order to investigate the ecological structuring of bacterial and archaeal taxon ranks. Community structures based on taxonomically classified 16S ribosomal RNA (rRNA) gene fragments at phylum, class, order, family, and genus rank levels were examined using multivariate statistical analysis, and the results were inspected in the context of oceanographic environmental variables and structured habitat classifications. At all taxon rank levels, community structures of neritic, oceanic, estuarine biomes, as well as other exotic biomes (salt marsh, lake, mangrove), were readily distinguishable from each other. A strong structuring of the communities with chlorophyll a concentration and a weaker yet significant structuring with temperature and salinity were observed. Furthermore, there were significant correlations between community structures and habitat classification. These results were used for further investigation of one-to-one relationships between taxa and environment and provided indications for ecological preferences shaped by primary production for both cultured and uncultured bacterial and archaeal clades