Емельянова Алина
1 курс, Факультет биоинженерии и биоинформатики
Статья написана с целью исследовать геном и протеом бактерии Amycolatopsis keratiniphila. В ходе работы был проанализирован геном и протеом бактерии, построены графики и таблицы для представления полученных результатов.
Кератин, GC-содержание, геном, протеом, Amycolatopsis.
Amycolatopsis keratiniphila - это аэробный грамположительный организм, продуцирующий светло-серый воздушный мицелий, но без специфических цепочек спор. В стареющих культурах мицелий распадается на структуры, подобные спорам.
Бактерия была выделена из болотной почвы Кувейта методом наживки с использованием шерсти животных. Анализ последовательности 16S рДНК, хемотаксономические маркеры и физиологическая характеристика бактерии позволили определить, что Amycolatopsis keratiniphila - это вид в пределах рода Amycolatopsis. Ближайший филогенетический сосед - Amycolatopsis japonica - демонстрирует 99,4% сходства в последовательности 16S рДНК с Amycolatopsis keratiniphila.
Бактерия Amycolatopsis keratiniphila способна продуцировать антибиотики, активные против метициллин-резистентных стафилококков, а также способна разрушать материи, состоящие из кератина, в том числе волосы, рога, перья.
Таблицы и материалы по данной бактерии были получены по ссылке
Гистограмма 2 построена в электронных таблицах с помощью функции COUNTIFS
Средняя длина участка, стандартное отклонение, медиана, минимальное и максимальное значение рассчитаны в электронных таблицах с помощью функций AVERAGE, STDEV.P, MEDIAN, MIN и MAX соответственно.
Названия ДНК, Таблица 4 и количество букв в последовательностях получено с помощью программ, написанных на Python, доступных по ссылке
Из Гистограммы 1 видно, что в геноме Amycolatopsis keratiniphila чаще всего ( более 1000 раз) встречаются белки длиной 200 - 250.
Из Таблицы 1 видно, что среди самых длинных белков много non-ribosomal peptide synthetase.
| Белок | Длина | |
|---|---|---|
| 1 | hypothetical protein | 11866 |
| 2 | hypothetical protein | 11286 |
| 3 | non-ribosomal peptide synthetase | 7403 |
| 4 | non-ribosomal peptide synthetase | 5854 |
| 5 | type I polyketide synthase | 5099 |
| 6 | non-ribosomal peptide synthetase | 4944 |
Самые короткие белки представлены в Таблице 2:
| Белок | Длина | |
|---|---|---|
| 1 | pyrroloquinoline quinone precursor peptide PqqA | 31 |
| 2 | AURKAIP1/COX24 domain-containing protein | 33 |
| 3 | K(+)-transporting ATPase subunit F | 33 |
| 4 | 50S ribosomal protein L36 | 37 |
| 5 | hypothetical protein | 45 |
| 6 | hypothetical protein | 46 |
В Таблице 3 приведены: средняя длина белка, стандартное отклонение, медиана, минимальное значение и максимальное.
| Средняя длина | 330,97 |
| Стандартное отклонение | 321,6 |
| Медиана | 281 |
| Минимальное значение | 31 |
| Максимальное значение | 11866 |
Из Таблицы 4 можно понять, что в ДНК NC_021252.1 генов белков и РНК больше на прямой цепи, а псевдогенов - на обратной.
| + | - | |
|---|---|---|
| protein_coding | 4105 | 3979 |
| pseudogene | 34 | 48 |
| RNA | 43 | 22 |
Вероятность такого распределения генов белков в ДНК NC_021252.1 равна 0,00012, то есть она мала.
Из Таблицы 5 видно, что в ДНК плазмиды NC_023497.1 нет генов РНК и псевдогенов, а число генов белков больше на обратной цепи.
| + | - | |
|---|---|---|
| protein_coding | 4105 | 3979 |
| pseudogene | 34 | 48 |
| RNA | 43 | 22 |
Вероятность такого распределения генов белков в ДНК NC_021252.1 равна 0,02.
Число ДНК бактерии = 2, названия ДНК:
NC_021252.1
NC_023497.1
GC-содержание в двух ДНК представлено в Таблице 6.
| ДНК | GC-содержание | Число GC | Длина ДНК |
|---|---|---|---|
| NC_021252.1 | 0,6901 | 6175088 | 8948591 |
| NC_023497.1 | 0,6890 | 23081 | 33499 |
Нуклеотиды, встречающиеся в каждой ДНК:
| NC_021252.1 | NC_023497.1 | |
|---|---|---|
| G | 3081289 | 11701 |
| T | 1382605 | 5373 |
| C | 3093799 | 11380 |
| A | 1390898 | 5045 |
В последовательностях нет нуклеотидов, кроме A, T, G и C. Второе правило Чаргаффа работает: число A примерно равно числу T, и число C примерно равно числу G.
Использованные материалы, графики, таблицы и программы доступны по ссылке
Благодарю преподавателей биоинформатики за полученные знания и помощь в написании мини-обзора.
1. Int J Syst Evol Microbiol. 2003 May;53(Pt 3):871-874. Amycolatopsis keratiniphila sp. nov., a novel keratinolytic soil actinomycete from Kuwait. Azza A Al-Musallam , Sheikha S Al-Zarban , Yunis A Fasasi , Reiner M Kroppenstedt , Erko Stackebrandt
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12807215/
2. Systematic and Applied Microbiology
Volume 26, Issue 1, 2003, Pages 38-46. Joachim M.Wink, Reiner M.Kroppenstedt, Bimal N.Ganguli, Suresh R.Nadkarni, Peter Schumann, Gerhard Seibert, Erko Stackebrandt.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0723202004701575
3. INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY Volume 53, Issue 3. Amycolatopsis keratiniphila sp. nov., a novel keratinolytic soil actinomycete from Kuwait. Azza A. Al-Musallam, Sheikha S. Al-Zarban, Yunis A. Fasasi, Reiner M. Kroppenstedt, Erko Stackebrandt