Практикум 13

Задание 1

Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655

ATG 3883

ATT 4

CTG 2

GTG 334

TTC 1

TTG 78

Candidatus Gracilibacteria bacterium 28_42_T64

ACA 1

ATG 1129

GTG 41

TCA 1

TCT 1

TTG 23

Mycoplasma pneumoniae M29

ACC 2

ATA 2

ATC 3

ATG 634

ATT 4

CTG 4

GTG 62

GTT 1

TTA 2

TTG 40

В основном в качестве старт-кодона используется кодон ATG. Гораздо реже используются похожие кодоны GTG и TTG. Кодон CTG, а также ряд других кодонов, используются крайне редко.

Возможные причины наличия нескольких старт-кодонов:

• Возможно, за счет разного сродства инициаторной тРНК к разным кодонам осуществляется регуляция интенсивности трансляции мРНК.
• Наличие необычных старт-кодонов может играть роль в защите от фаговых инфекций.
• Возможно, из-за особенностей структуры антикодонной петли инициаторной тРНК замена первого нуклеотида старт-кодона на G или T слабо влияет на интенсивность трансляции.

Задание 2

Названия и описания последовательностей:

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]

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]

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]

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]

Первая последовательность является псевдогеном, который когда-то был геном профага, стоп-кодоны в ней могли возникнуть в результате ряда случайных мутаций. Остальные последовательности кодируют субъединицы формиатдегидрогеназы. Этот фермент содержит аминокислоту селеноцистеин, которая кодируется кодоном TGA за счет образования особой шпильки во вторичной структуре мРНК.

Задание 3

Частоты стоп-кодонов в конце кодирующих последовательностей:

Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655

TGA 1241

TAA 2756

TAG 303

Candidatus Gracilibacteria bacterium 28_42_T64

TGA 1

TAA 1000

TAG 188

Mycoplasma pneumoniae M29

TGA 0

TAA 531

TAG 210

На всей длине кодирующих последовательностей:

Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655

TGA 1246

TAA 2758

TAG 303

Candidatus Gracilibacteria bacterium 28_42_T64

TGA 15446

TAA 1001

TAG 192

Mycoplasma pneumoniae M29

TGA 1656

TAA 802

TAG 320

У Gracilibacteria bacterium и Mycoplasma pneumoniae кодон TGA не является стоп-кодоном, и кодирует соответственно глицин и триптофан.

Ссылка на статью:

Kannan TR, Baseman JB. Expression of UGA-containing Mycoplasma genes in Bacillus subtilis. J Bacteriol. 2000;182(9):2664-2667. doi:10.1128/JB.182.9.2664-2667.2000

Задание 4

Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655

CTA 5201

CTC 14926

CTG 71198

CTT 14719

TTA 18484

TTG 18283

Candidatus Gracilibacteria bacterium 28_42_T64

CTA 3357

CTC 3968

CTG 1714

CTT 9332

TTA 14766

TTG 3237

Mycoplasma pneumoniae M29

CTA 2848

CTC 3161

CTG 2473

CTT 2798

TTA 10302

TTG 5601

Причины разницы в частоте использования синонимичных кодонов в пределах генома одной бактерии:

• Использование бактерией кодонов, отличных от кодонов в вирусной ДНК (РНК), существенно снижает экспрессию вирусных генов.
• Различия в уровне экспрессии генов разных тРНК могут приводить к изменению частоты использования соответствующих кодонов.
• Соотношение "быстрых" и "медленных" кодонов (по количеству тРНК) является одним из факторов, определяющих интенсивность трансляции.

Причины разницы в частоте использования синонимичных кодонов в геномах разных бактерий (в дополнение к ранее перечисленным):

• Частота использования различных кодонов у каждой бактерии зависит от GC-состава.

Задание 5

Ссылка на график

Точка минимума на графике cumulative GC-skew соответствует ориджину (точке начала) репликации (oriC), точка максимума - участку, где происходит ее терминация. В целом, это подтверждается информацией из файла в формате genbank (rep_origin 3925744..3925975, тогда как минимум на графике соответствует позиции 3870000)

Задание 6

Самые часто встречающиеся 6-меры (для Escherichia coli):

AGGAGT 110

AAAGGA 119

AAGGAG 178

CAGGAG 122

TAAGGA 156

AGGAGA 128

AAGGAA 122

AGGAAA 100

Это последовательность Шайна — Дальгарно. Она комплементарна участку 16S рРНК и участвует в связывании рибосомы с мРНК при инициации трансляции у прокариот. Консенсусная последовательность: AGGAGG.