Практикум 14
Все результаты заданий, полученные в ходе выполнения практикума, находятся на листах электронной таблицы, указанной ниже.
В нижеприведенных заданиях исследовались геномы бактерий Bacillus subtilis, Peptoclostridium acidaminophilum, Ureaplasma parvum.
Задание 1
В указанной выше таблице на листе с названием Задание 1" расположены старт-кодоны генов и псевдогенов геномов соответствующих бактерий. Гены и пседогены были разделены, в связи с тем фактом, что псевдогены лишились возможности считываться с ДНК, из-за чего мутации в них накапливаются (так как никак не влияют на жизнеспособность бактерии). С этим в том числе связано большое разнообразие старт-кодонов в псевдогенах, по сравнению с обычными генами.
Из полученных результатов можно заметить, что старт-кодоны нормальных генов в большей части случаев соответствуют ATG. В меньшей части случаев они хоть и не идентичны ATG, но отличаются не более чем на один нуклеотид. То есть, получается, что даже для считывающихся генов старт-кодоны могут отличаться от "идеального" ATG.
Такая возможность бактерий связана с тем, что, во-первых, рибосома, перед тем как начать трансляцию, связывается не только со старт-кодоном, но и с так как называемой последовательностью Шайна-Дальгарно, располагающейся вблизи перед старт-кодоном, что позволяет допускать небольшие изменения в старт-короне. Во-вторых, из-за способа инициации трансляции у бактерий первой аминокислотой всегда будет формил-метионин, вне зависимости от того, соответствует ли старт-кодон ATG или нет.
Задание 2
На листе "Задание 2" расположены названия кодирующих последовательностей бактерии Peptoclostridium acidaminophilum, в которых стоп колонны встречаются не только в конце, но и в середине. Всего получилось 23 таких последовательности.
Как и в предыдущем задании, сразу "отделим" обычные гены от псевдогенов. По причине того, что псевдогены не считываются, замена нуклеотидов, приводящая к появлению стоп-кодона в "неправильном" месте не влияет на жизнеспособность бактерии. Таких псевдогенов 9.
По-другому ситуация обстоит в обычных генов. Во всех оставшихся 14 последовательностях мы можем заметить наличие в описании координат следующего: transl_except=(pos:"позиция1".."позиция2",aa:Sec), где "позиция1".."позиция2" совпадают с координатами стоп кодонов, находящихся в середине кодирующей последовательности. Оно означает, что в процессе трансляции будет синтезирована аминокислота селеноцистеин.* То есть стоп-кодон в данных последовательностях прекращает выполнять свою функцию, и начинает кодировать аминокислоту.
Задание 3
На листе "Задание 3" расположены количественные значения встречаемости стоп-кодонов генов и псевдогенов для трех бактерий. Как и в задании 1, видим, что для псевдогенов вариантов стоп-кодонов больше, чем вариантов для стоп-кодонов обычных последовательностей.
Однако, кроме этого мы видим, что у Ureaplasma parvum, в отличие от двух других бактерий, ни разу не встречается стоп-кодон TGA. Это связано с тем, что у данной бактерии кодон TGA теперь кодирует триптофан, а не является стоп-кодоном. (A. Blanchard, Ureaplasma urealyticum urease genes; use of a UGA tryptophan codon, Mol Microbiol. 1990 Apr;4(4):669-76.)
Задание 4
У бактерий нет сплайсинга на уровне транскрипции мРНК: в отличие от эукариот, у которых вырезаются некодирующие участки последовательности (интроны) и "сшиваются" кодирующие последовательности (экзоны), мРНК просто считывается с цепи ДНК и не претерпевает при этом модификаций.
На листе "Задание 4" расположены кодирующие последовательности бактерий Bacillus subtilis и Peptoclostridium acidaminophilum в описании которых встречается "join(координата1..координата2,координата3..координата4)". Кроме 'join' в описании последовательностей находится [exception=ribosomal slippage], что означает, что при считывании белка с мРНК на позиции "координата2" рамка считывания "съедет" до "координата3" (обычно, рамка съезжает только на один нуклеотид).
Заметим, что данное свойство находится, во-первых, у генов транспозазы IS3. Гены транспозазы зачастую являются частью IS элементов, относящихся к мобильным генетическим элементам (то есть может перемещаться по ДНК).
Оставшиеся две последовательности с таким же свойством - это последовательности белка peptide chain release factor 2. Он участвует в элонгация трансляции белка с мРНК.
ФП.