ありふれた光景に隠されたもの：シムカニア科とラブドクラミジア科の新たな多様性が、ゲノムとメタゲノム・データのスクリーニングから明らかになった

Hidden from plain sight: Novel Simkaniaceae and Rhabdochlamydiaceae diversity emerging from screening genomic and metagenomic data.

抄録

クラミジアは古くから存在する多様な偏性細胞内細菌門である。最もよく知られているのは哺乳類に寄生する病原菌であるが、アメーバ動物などの微小真核生物に宿主を持つことが多いと考えられている。非病原性クラミジアの分類学的多様性、進化、機能については徐々に明らかにされつつある。ここでは、データマイニング技術とゲノム解析を用いて、クラミジオータの多様性とその宿主、特にパラクラミジア目に関する現在の知識を拡張する。NCBIショートリード・アーカイブに保存されている繊毛虫と藻類のゲノム配列決定プロジェクトから、ラブドクラミジア科1種とシムカニア科3種のメタゲノム集合ゲノム（MAG）を抽出した。さらに、これらのデータを用いて、既存の未同定環境アセンブリーの中から、それぞれ14個と8個のMAGを同定した。これらのデータから、宿主に関連するデータを持つ2つの新しいクレードを同定し、「Sacchlamyda saccharinae」（Rhabdochlamydiaceae科）と「Amphrikana amoebophyrae」（Simkaniaceae科）と命名した。また、環境MAGの3番目の新しいクレード「Acheromyda pituitae」（Rhabdochlamydiaceae科）も同定した。RhabdochlamydiaceaeとSimkaniaceaeにおける未解決の多様性の程度は、22のMAGのうち16が現在特徴づけられている属から進化的に離れていることで示されている。我々の限られたデータの中で、Parachlamydialesの代謝と進化には、病原性だけでなく、代謝的共生や防御的共生の可能性も含め、大きな多様性が予測された。これらのデータは、メタゲノミクスデータのゲノムの多様性を、関連する真核生物の宿主と関連付け、この超多様なクレードとの共生の機能的意義について理解を深めるための必須条件となる。

Chlamydiota are an ancient and hyperdiverse phylum of obligate intracellular bacteria. The best characterized representatives are pathogens or parasites of mammals, but it is thought that their most common hosts are microeukaryotes like Amoebozoa. The diversity in taxonomy, evolution, and function of non-pathogenic Chlamydiota are slowly being described. Here we use data mining techniques and genomic analysis to extend our current knowledge of Chlamydiota diversity and its hosts, in particular the Order Parachlamydiales. We extract one Rhabdochlamydiaceae and three Simkaniaceae Metagenome-Assembled Genomes (MAGs) from NCBI Short Read Archive deposits of ciliate and algal genome sequencing projects. We then use these to identify a further 14 and 8 MAGs respectively amongst existing, unidentified environmental assemblies. From these data we identify two novel clades with host associated data, for which we propose the names "Sacchlamyda saccharinae" (Family Rhabdochlamydiaceae) and "Amphrikana amoebophyrae" (Family Simkaniaceae), as well as a third new clade of environmental MAGs "Acheromyda pituitae" (Family Rhabdochlamydiaceae). The extent of uncharacterized diversity within the Rhabdochlamydiaceae and Simkaniaceae is indicated by 16 of the 22 MAGs being evolutionarily distant from currently characterised genera. Within our limited data, there was great predicted diversity in Parachlamydiales metabolism and evolution, including the potential for metabolic and defensive symbioses as well as pathogenicity. These data provide an imperative to link genomic diversity in metagenomics data to their associated eukaryotic host, and to develop onward understanding of the functional significance of symbiosis with this hyperdiverse clade.