Задание 1

Скрипты

Выводы:

Исходя из результатов поиска описаний генов с альтернативными старт-кодонами (кроме инициаторного кодона ATG, кодирующего у бактерий модифицированный метионин) можно предположить следующие закономерности:

1) Альтернативные старт-кодоны предположительно влияют на регуляцию экспрессии генов "На прокариотах классическое исследование показало, что кодоны UUG и GUG «класса I» могут инициировать трансляцию в E. coli с эффективностью AUG на 12–15% в той же репортерной конструкции; стартовые кодоны "класса IIA" CUG, AUU, AUC, AUA и ACG продуцировали 1-3% выхода белка по сравнению с AUG, а оставшиеся протестированные кодоны (AGG, AAG) не давали обнаруживаемой трансляции " [1]

2) Редко встречаемые кодоны почти всегда являются началом псевдогенов, так как кодон часто может меняться в результате мутаций, вероятно исходный старт-кодон был изменен, а то, что стало старт-кодоном ранее этим не являлось

Источники: [1]Sussman JK, Simons EL & Simons RW Фактор 3 инициации трансляции Escherichia coli различает кодон инициации in vivo . Молекулярная микробиология 21 , 347–360, doi: 10.1046/j.1365-2958.1996.6371354.x [2]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7256928/

Задание 2

1) >lcl|U00096.3_cds_249 [gene=insN] [locus_tag=b4587] [db_xref=ASAP:ABE-0285253,ECOCYC:G6130] [protein=CP4-6 prophage; IS911A regulator fragment] [pseudo=true][location=join(270278..270540,271764..272190)] [gbkey=CDS]

Название белка: CP4-6 prophage; IS911A regulator fragment

Согласно описанию, является псевдогеном(не кодирует полипептид, рамка считывания смещена и поэтому стоп кодон находится не в конце)

2) >lcl|U00096.3_cds_AAD13438.1_1457 [gene=fdnG] [locus_tag=b1474] [db_xref=UniProtKB/Swiss-Prot:P24183] [protein=formate dehydrogenase N subunit alpha] [transl_except=(pos:586..588,aa:Sec)] [protein_id=AAD13438.1] [location=1547401..1550448] [gbkey=CDS]

Название белка: Formate dehydrogenase N subunit alpha

3) >lcl|U00096.3_cds_AAD13456.1_3815 [gene=fdoG] [locus_tag=b3894] [db_xref=UniProtKB/Swiss-Prot:P32176] [protein=formate dehydrogenase O subunit alpha] [transl_except=(pos:586..588,aa:Sec)] [protein_id=AAD13456.1] [location=complement(4082772..4085822)] [gbkey=CDS]

Название белка: Formate dehydrogenase O subunit alpha

4) >lcl|U00096.3_cds_AAD13462.1_3987 [gene=fdhF] [locus_tag=b4079] [db_xref=UniProtKB/Swiss-Prot:P07658] [protein=formate dehydrogenase H] [transl_except=(pos:418..420,aa:Sec)] [protein_id=AAD13462.1] [location=complement(4297219..4299366)] [gbkey=CDS]

Название белка: Formate dehydrogenase H

Все три последовательности кодируют субъеденицы формиатдегидрогеназы (subunit), что вероятно ведет к тому, что синтез прерывается. Кроме того, формиатдегидрогеназа содержит селеноцистеин, эту аминокислоту кодирует кодон TGA(т.к. это 21 аминокислота, в таблице ген.кода для нее нет соответствующего кодона)

Задание 3

Выводы:

• У второй бактерии TGA встретился в конце кодирующей последовательности только 1 раз, а у третьей бактерии он не нашелся вообще. В то время, как, если искать этот кодон "вручную", то можно найти гораздо большее число позиций в середине цепи. Исходя из этого можно предположить, что у 2 и 3 бактерии TGA не является стоп-кодоном, а кодирует какие-то аминокислоты.

В источниках было найдено, что у второй бактерии TGA кодирует глицин, а у третьей - триптофан. Источники:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6851277/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC208464/ https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7691196/

Задача 4

Выводы:

1)Возможно в пределах одной бактерии разница в частоте использования кодонов обусловлена тем, что использование одного и того же кодона ускоряет процесс синтеза белка, так как используется одни и те же тРНК. Кроме того, это исключает "несинонимичные" замены в случае мутаций, так что это выгодно для бактерии.

2)Различия в частотах между разными видами бактерий могут быть продиктованы различиями в генетическом коде и особенностями бактерий, их метаболизма и среды.

Задача 5

Таблица и график GC-skew cumulative

Выводы:

Минимуму GC-skew cumulative соответствует origin репликации. Минимум исходя из таблицы приблизительно соответствует положению oriC из GenBank: 3 870 000 - в таблице(GC-skew равно -28,328 и соответствует 3 870 000 позиции), а rep_origin 3925744..3925975 - в GenBank Так как у бактерий кольцевые хромосомы, то максимуму соответствует точка, в которой происходит терминация. Максимум в таблице - 1 513 000 (GC-skew 47, 733 и соответствует 1 513 000 позиции, а в GenBank: 1511000..1516000.

Задача 6

Чаще всего в 20 нуклеотидах перед старт-кодоном у бактерий встречались данные 6-меры.