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METAGENOMIC ANALYSIS OF THE MICROBIOTA FROM THE CROP OF AN INVASIVE SNAIL REVEALS A RICH RESERVOIR OF NOVEL GENES
Author
Affilliation
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil / Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - CNPSA Concórdia, SC, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Bioquímica Médica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil / Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - CNPSA Concórdia, SC, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Bioquímica Médica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de janeiro, RJ, Brasil.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. Duque de Caxias, Rio de Janeiro, Brasil / Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Laboratório Nacional de Computação Científica. Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil.
Abstract
The shortage of petroleum reserves and the increase in CO2 emissions have raised global concerns and highlighted the
importance of adopting sustainable energy sources. Second-generation ethanol made from lignocellulosic materials is
considered to be one of the most promising fuels for vehicles. The giant snail Achatina fulica is an agricultural pest whose
biotechnological potential has been largely untested. Here, the composition of the microbial population within the crop of
this invasive land snail, as well as key genes involved in various biochemical pathways, have been explored for the first time.
In a high-throughput approach, 318 Mbp of 454-Titanium shotgun metagenomic sequencing data were obtained. The
predominant bacterial phylum found was Proteobacteria, followed by Bacteroidetes and Firmicutes. Viruses, Fungi, and
Archaea were present to lesser extents. The functional analysis reveals a variety of microbial genes that could assist the host
in the degradation of recalcitrant lignocellulose, detoxification of xenobiotics, and synthesis of essential amino acids and
vitamins, contributing to the adaptability and wide-ranging diet of this snail. More than 2,700 genes encoding glycoside
hydrolase (GH) domains and carbohydrate-binding modules were detected. When we compared GH profiles, we found an
abundance of sequences coding for oligosaccharide-degrading enzymes (36%), very similar to those from wallabies and
giant pandas, as well as many novel cellulase and hemicellulase coding sequences, which points to this model as
a remarkable potential source of enzymes for the biofuel industry. Furthermore, this work is a major step toward the
understanding of the unique genetic profile of the land snail holobiont.
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