Lait 84 (2004) 15-24
DOI: 10.1051/lait:2003041

Whole genome sequencing project of a dairy Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii genome: progress and first bioinformatic analysis

Guillaume Meurice^a, Daniel Jacob^a, Catherine Deborde^a, Stéphane Chaillou^b, Annette Rouault^a, Pauline Leverrier^a, Gwénaël Jan^a, Anne Thierry^a, Marie-Bernadette Maillard^a, Paulette Amet^a, Marc Lalande^c, Monique Zagorec^b, Patrick Boyaval^a and Diliana Dimova<sup>a

a</sup>  Laboratoire de Recherche de Technologie Laitière, INRA, 65 rue de Saint-Brieuc, 35042 Rennes Cedex, France
^b  Unité Flore Lactique et Environnement Carné, INRA-CRJ, Domaine de Vilvert, 78350 Jouy-en-Josas, France
^c  Laboratoire de Génie des Procédés et Technologie Alimentaires, INRA, 369 rue Jules Guesde, BP 39, 59651 Villeneuve-d'Ascq Cedex, France

Abstract
Dairy propionibacteria, and especially Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, are important in the food industry and biotechnology. Only a few investigations have focused on the complex physiology of this remarkable bacterium, while the physiology of dairy lactic acid bacteria has been extensively studied over the past decades. Here we report the progress of our whole genome sequencing project: 93% of the P. shermanii genome was assembled in 426 contigs with low overall redundancy. Our annotation strategy overlaps the sequence finishing step, thus improving it. Annotation of the incomplete genome is performed using ContigBrowser, a bioinformatic tool allowing data management, developed in our laboratory. This resulted in the detection of 2611 putative proteins (data May 2003). Our tool allows an expert annotation by manual verification and curation of functional protein categories after automatic assignment. Our genomic sequence analysis, combined with the already developed physiological, proteomic and metabolomic approaches, will allow researchers to explore the significant potentialities of dairy propionibacteria by providing a comprehensive view of the enzymes and metabolic pathways. This knowledge will allow researchers to explore more effective strategies to enhance the utility of this organism in manufacturing procedures or current industrial processes.

Résumé
Projet de séquençage du génome de Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii : état d'avancement et premières analyses bioinformatiques. Les bactéries propioniques laitières, et plus particulièrement Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, sont fortement utilisées dans les secteurs de l'agroalimentaire et des biotechnologies. Les connaissances sur la physiologie complexe de cette bactérie peu ordinaire sont faibles et parcellaires, contrairement aux bactéries lactiques dont la physiologie a été largement étudiée depuis de nombreuses années. Dans cet article, nous présentons les avancées de notre projet de séquençage du génome complet de P. shermanii : 93% du génome (en 426 contigs) est déjà disponible avec un faible taux global de recouvrement. Notre stratégie d'analyse chevauche le procédé de finition du séquençage et l'améliore. Nous avons mis en place ContigBrowser, un système d'analyse bio-informatique dédié à l'annotation de génome incomplet et à la gestion des données. L'annotation nous a permis de mettre en évidence 2611 protéines putatives (données mai 2003). L'analyse automatique des catégories fonctionnelles de protéines d'intérêt a été soumise à un processus d'expertise par annotation manuelle. L'intégration au sein d'une base de connaissances de l'analyse de notre séquence génomique et des approches protéomiques et métabolomiques, déjà développées au laboratoire, devrait fournir une vision globale des enzymes et des voies métaboliques des bactéries propioniques laitières. Cette vue intégrée du métabolisme pourrait faciliter l'exploration de potentialités significatives des bactéries propioniques laitières. Cette base de connaissances devrait aussi permettre d'explorer de nouvelles stratégies plus efficaces pour améliorer l'utilisation de cette bactérie dans les procédures de fabrication ou les procédés industriels actuels.

Key words: Propionibacterium / whole genome sequencing / genomics / genome annotation / bioinformatics

Mots clés : Propionibacterium / séquençage du génome complet / génomique / annotation de génome / bioinformatique

Correspondence and reprints: Diliana Dimova dimova@labtechno.roazhon.inra.fr

© INRA, EDP Sciences 2004