Практикум №14
Для выполнения настоящего практикума были взяты данные из библиотеки геномов NCBI
Задание 1
У бактерий Bacillus subtilis, Peptoclostridium acidaminophilum и Ureaplasma parvum serovarвстречаются следующие старт-кодоны:
старт-кодон |
Bacillus subtilis |
Peptoclostridium acidaminophilum |
Ureaplasma parvum serovar |
|||
AAG |
1 |
1 |
0 |
|||
AAT |
2 |
0 |
0 |
|||
ACA |
1 |
0 |
0 |
|||
ACG |
1 |
0 |
0 |
|||
AGA |
1 |
0 |
0 |
|||
AGC |
1 |
1 |
0 |
|||
AGG |
1 |
0 |
0 |
|||
ATA |
0 |
9 |
2 |
|||
ATC |
5 |
5 |
1 |
|||
ATG |
3332 |
1682 |
561 |
|||
ATT |
13 |
9 |
2 |
|||
CAA |
2 |
0 |
0 |
|||
CGG |
1 |
0 |
0 |
|||
CTA |
2 |
2 |
0 |
|||
CTG |
6 |
1 |
0 |
|||
CTT |
0 |
0 |
1 |
|||
GAA |
1 |
1 |
0 |
|||
GAT |
2 |
0 |
0 |
|||
GGT |
1 |
1 |
0 |
|||
GTA |
1 |
0 |
0 |
|||
GTG |
395 |
180 |
22 |
|||
TAC |
0 |
1 |
0 |
|||
TAT |
1 |
0 |
1 |
|||
TTA |
1 |
2 |
2 |
|||
TTG |
564 |
249 |
24 |
|||
TTT |
2 |
0 |
0 |
|||
Помимо стандартного старт-кодона ATG видим, что частота встречаемости повышена у схожих с ним GTG и TTG. Возможно, это связано с модифицированным процессом трансляции у бактерий, а именно с изменением последовательностей Шайна — Дальгарно на рибосомах. Если был изменён сайт связывания рибосом с молекулой мРНК,расположенный на расстоянии примерно 10 нуклеотидов до стартового кодона, то необходимо изменить и старт-кодон для эффективной трансляции.
Также можно предположить, что нестандартные старт-кодоны могут быть первыми, если у мРНК есть последовательность Шайна — Дальгарно почти полностью комплементарна таковой на рибосоме, так что инициация трансляции - присоенинение антикодона CAU, несущего метионин,- произойдёт корректно.
Хотя стандартным стартом является кодон, кодирующий метионин, альтернативные кодоны, GTG или TTG, кодируют другие аминокислоты - валин или лейцин соответственно, eсли они встречаются внутри последовательности. Но при их использовании в начале мРНК и в правильном контексте рибосома интерпретирует их как старт-кодоны и добавляет первый аминокислотный остаток метионина[1].
Задание 2
Мы проанализировали странные гены Peptoclostridium acidaminophilum , в которых стоп-кодон не последний.
Былии получены 23 гена. Как видим, гены под номерами 3, 4, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14 являются псевдогенами, то есть больше не экспрессируются и мутации в них не повлияют на жизнь и здоровье бактерии. Это и объясняет смещённую рамку считывания.
1) lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084480872.1_219 [gene=grdH] [locus_tag=EAL2_RS01400] [protein=betaine reductase selenoprotein B] [transl_except=(pos:1045..1047,aa:Sec)] [protein_id=WP_084480872.1] [location=245701..247014] [gbkey=CDS]
2)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084480887.1_365 [gene=fdhF] [locus_tag=EAL2_RS15100] [protein=formate dehydrogenase subunit alpha] [transl_except=(pos:1048..1050,aa:Sec)] [protein_id=WP_084480887.1] [location=397773..400454] [gbkey=CDS]
3)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS03405_626 [gene=htpG] [locus_tag=EAL2_RS03405] [protein=molecular chaperone HtpG] [pseudo=true][location=complement(664766..666649)] [gbkey=CDS]
4)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS16075_697 [locus_tag=EAL2_RS16075] [protein=pyridoxamine 5'-phosphate oxidase family protein] [pseudo=true] [location=741054..741540] [gbkey=CDS]
5)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084480923.1_826 [gene=grdA] [locus_tag=EAL2_RS04380] [protein=glycine/sarcosine/betaine reductase complex selenoprotein A] [transl_except=(pos:130..132,aa:Sec)] [protein_id=WP_084480923.1] [location=879244..879720] [gbkey=CDS]
6)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084480926.1_827 [gene=grdB] [locus_tag=EAL2_RS04385] [protein=glycine reductase complex selenoprotein B] [transl_except=(pos:1048..1050,aa:Sec)] [protein_id=WP_084480926.1] [location=879743..881059] [gbkey=CDS]
7)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS04615_871 [gene=glgA] [locus_tag=EAL2_RS04615] [protein=glycogen synthase GlgA] [pseudo=true] [location=932189..933626] [gbkey=CDS]
8)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS05640_1081 [locus_tag=EAL2_RS05640] [protein=IS3 family transposase] [pseudo=true] [location=1130212..1131773] [gbkey=CDS]
9)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS15900_1089 [locus_tag=EAL2_RS15900] [protein=ABC transporter substrate-binding protein] [pseudo=true] [location=1139097..1140643] [gbkey=CDS]
10)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084480972.1_1130 [gene=selD] [locus_tag=EAL2_RS05895] [protein=selenide, water dikinase SelD] [transl_except=(pos:52..54,aa:Sec)] [protein_id=WP_084480972.1] [location=1177665..1178708] [gbkey=CDS]
11)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS06150_1180 [gene=rpsP] [locus_tag=EAL2_RS06150] [protein=30S ribosomal protein S16] [pseudo=true] [location=1228287..1228560] [gbkey=CDS]
12)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS06265_1204 [gene=ruvX] [locus_tag=EAL2_RS06265] [protein=Holliday junction resolvase RuvX] [pseudo=true] [location=1254037..1254458] [gbkey=CDS]
13)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS06620_1276 [locus_tag=EAL2_RS06620] [protein=1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase] [pseudo=true] [location=complement(1334323..1335488)] [gbkey=CDS]
14)lcl|NZ_CP007452.1_cds_EAL2_RS07815_1519 [locus_tag=EAL2_RS07815] [protein=IS607 family transposase] [pseudo=true] [location=complement(1569211..1569837)] [gbkey=CDS]
15)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_334292061.1_1568 [locus_tag=EAL2_RS16030] [protein=iron-sulfur cluster biosynthesis family protein] [transl_except=(pos:112..114,aa:Sec)] [protein_id=WP_334292061.1] [location=complement(1623988..1624290)] [gbkey=CDS]
16)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084481061.1_1640 [gene=grdA] [locus_tag=EAL2_RS08400] [protein=glycine/sarcosine/betaine reductase complex selenoprotein A] [transl_except=(pos:130..132,aa:Sec)] [protein_id=WP_084481061.1] [location=complement(1699569..1700045)] [gbkey=CDS]
17)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084481064.1_1643 [gene=grdB] [locus_tag=EAL2_RS08420] [protein=glycine reductase complex selenoprotein B] [transl_except=(pos:1048..1050,aa:Sec)] [protein_id=WP_084481064.1] [location=complement(1701711..1703027)] [gbkey=CDS]
18)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084481067.1_1644 [gene=grdA] [locus_tag=EAL2_RS08425] [protein=glycine/sarcosine/betaine reductase complex selenoprotein A] [transl_except=(pos:130..132,aa:Sec)] [protein_id=WP_084481067.1] [location=complement(1703044..1703520)] [gbkey=CDS]
19)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_242842512.1_1756 [gene=saoL] [locus_tag=EAL2_RS08990] [protein=MerB-like organometallic lyase SaoL] [transl_except=(pos:517..519,aa:Sec)] [protein_id=WP_242842512.1] [location=complement(1830969..1831628)] [gbkey=CDS]
20)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_278246853.1_1759 [gene=saoP] [locus_tag=EAL2_RS09010] [protein=ABC transporter permease subunit SaoP] [transl_except=(pos:634..636,aa:Sec)] [protein_id=WP_278246853.1] [location=complement(1832850..1833662)] [gbkey=CDS]
21)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_084481119.1_1968 [gene=fdhF] [locus_tag=EAL2_RS15205] [protein=formate dehydrogenase subunit alpha] [transl_except=(pos:1045..1047,aa:Sec)] [protein_id=WP_084481119.1] [location=2059955..2062648] [gbkey=CDS]
22)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_239591071.1_2058 [gene=saoB] [locus_tag=EAL2_RS10515] [protein=ABC transporter substrate-binding (seleno)protein SaoB] [transl_except=(pos:217..219,aa:Sec)] [protein_id=WP_239591071.1] [location=complement(2153241..2154038)] [gbkey=CDS]
23)lcl|NZ_CP007452.1_cds_WP_242842469.1_2061 [gene=saoT] [locus_tag=EAL2_RS10535] [protein=thioredoxin-like (seleno)protein SaoT] [transl_except=(pos:40..42,aa:Sec)] [protein_id=WP_242842469.1] [location=complement(2155636..2155890)] [gbkey=CDS]
Литература
[1] Lobanov, A. V.; Turanov, A. A.; Hatfield, D. L.; Gladyshev, V. N. Dual functions of codons in the genetic code (англ.) // Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology[англ.] : journal. — 2010. — Vol. 45, no. 4. — P. 257—265. — doi:10.3109/10409231003786094. — PMID 20446809. — PMC 3311535.