Nitrogen-Fixing Aerobic Bacteria have Higher Genomic GC Content than Non-Fixing Species within the Same Genus

Abstract

. 1998. Nitrogen-fixing aerobic bacteria have higher genomic GC content than non-fixing species within the same genus. -Hereditas 128: 173-178. Lund, Sweden. TSSN 0018-0661.

Correlations between genomic GC levels and optimal growth temperatures in prokaryotes

“…Finally, we should remark that these results show not only the influence of T opt on genomic GC in prokaryotes, but also that it is not the only one influencing genome composition, as expected from other investigations [8,12,30,31]. Only when a factor becomes predominant, its effect on GC can be clearly seen.…”

Stœchiométrique, mon cher Watson !

“…L'analyse des compositions élémentaires des bio-polymè-res, combinée à l'utilisation d'un raisonnement stoechiométrique issu de l'écologie, offre une exploration originale et fructueuse de problématiques traditionnelles de la biologie. Ainsi, cette double approche nous instruit sur l'histoire évolutive des organismes en dévoilant des stratégies de survie à des carences transitoires et répétées en nutriments [6,9], explique certains traits génomiques, tel que le contenu en paires guanine/cytosine de l'ADN de procaryotes [17] ou la duplication de gènes [6,7,25], et permet d'interpréter des profils transcriptionnels par leur capacité à favoriser des économies en un élément à un moment où son utilisation optimale est critique pour l'organisme [7]. Enfin, elle peut aussi modifier notre compréhension d'un phénomène biologique, tel que le déve-loppement d'une tumeur [5,22].…”

“…Cependant, si un ARNome contient approximativement le même nombre de bases adénine et uracile, et le même nombre de bases guanine et cytosine (ce qui serait en accord avec la deuxième règle de parité de Chargaff 2 [16]), un génome ayant un contenu en paires guanine/cytosine élevé aura tendance à coder pour un ARNome ayant un contenu en N élevé [17] (Figure 1, le code présentant le contenu en N pour les ARN prend alors la forme du code présentant le contenu en N pour l'ADN, l'uracile ayant le même nombre de N que la thymine). Il y a donc une tendance pour les trois grandes classes de bio-polymères à avoir les mêmes biais de compositions en N : un génome ayant un contenu en paires guanine/cytosine élevé est riche en N, et code plutôt des ARN, puis des protéines, riches en N [15,17]. C'est en remarquant le lien théorique entre le contenu en paires guanine/cytosine de l'ADN et les contenus en N des génomes et des ARNomes, que McEwan et al ont décidé de tester l'association entre le contenu en paires guanine/cytosine de l'ADN et leur capacité à fixer le N atmosphérique [17].…”

“…Il y a donc une tendance pour les trois grandes classes de bio-polymères à avoir les mêmes biais de compositions en N : un génome ayant un contenu en paires guanine/cytosine élevé est riche en N, et code plutôt des ARN, puis des protéines, riches en N [15,17]. C'est en remarquant le lien théorique entre le contenu en paires guanine/cytosine de l'ADN et les contenus en N des génomes et des ARNomes, que McEwan et al ont décidé de tester l'association entre le contenu en paires guanine/cytosine de l'ADN et leur capacité à fixer le N atmosphérique [17]. Ils ont ainsi montré que chez les espèces aéro-bies, les bactéries incapables de fixer le N atmosphérique avaient un contenu en paires guanine/cytosine plus faible.…”

“…Ces bactéries, probablement plus sujettes à des carences nutritionnelles en N, construisent donc leurs bio-polymères, ADN et ARN, avec moins de N. Deux méca-nismes sélectifs peuvent expliquer cette corrélation. Soit la composition en paires guanine/cytosine de l'ADN a directement été soumise à une pression de sélection, les mutations spontanées d'une paire adénine/thymine vers une paire guanine/cytosine étant contre-sélec-tionnées chez les bactéries aérobies incapables de fixer l'azote [17]. Soit la composition en paires guanine/cytosine de l'ADN est le résultat d'autres contraintes (voir par exemple [18,19]) et la sélection s'est exercée sur la capacité des bactéries aérobies à fixer ou non le N. Nous pouvons remarquer ici que la connaissance des contenus élémen-taires moyens de protéomes ou d'ARNomes ne permet d'avoir qu'une information grossière sur la quantité d'éléments réellement nécessaire à leur synthèse, les protéines et les ARN étant exprimés en quantités variables.…”