Краткий обзор генома и протеома бактерии
Desulfohalobium retbaense DSM 5692
Ягода Д. К.
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, факультет биоинженерии и биоинформатики

Резюме

В данной работе приведены результаты обзора генома и протеома бактерии Desulfohalobium retbaense DSM 5692.

Были проанализированы размер и состав генома, длины белков, а также функции некоторых генов.

Ключевые слова:

Геном, протеом, Desulfohalobium retbaense DSM 5692, бактерия, Excel, белки, ген.


Введение

Desulfohalobium retbaense DSM 5692 галофильная сульфатредуцирующая бактерия, впервые выведенная из донных отложений розового гиперсоленого озера Ретба, Сенегал (Западная Африка). Клетки подвижные, неспорообразующие, палочковидные с полярными жгутиками. Оптимальная температура для роста 37-40.[1]

Это был первый культивируемый штамм сульфатредуцирующей бактерии, которая может расти в средах с концентрацией NaCl до 24% и первый описанный гидрогенотрофный анаэроб, способный расти при солености выше 10%.

D. retbaence - типовой вид рода Desulfohalobium, который представляет недавно предложенное семейство Desulfohalobiceae в классе Deltaproteobacteria. Род Desulfohalobium в настоящее время является полифилетическим из-за вида D. utahense, который филогенетически более близок к Desulfovermiculus halophilus.[2]


Материалы и методы

Нуклеотидная последовательность генома была получена с интернет-портала NCBI.


Результаты и обсуждение

1. Размер генома

Геном бактерии Desulfohalobium retbaense DSM 5692 представлен одной хромосомой (идентификатор NC_013223.1) и одной плазмидой(идентификатор NC_013224.1) . Их длины, а также общая длина генома представлены в таблице 1.

В целом это соответствует среднему размеру генома прокариот[3], но длина генома Desulfohalobium retbaense DSM 5692 немного меньше средней длины генома прокариот, так как среднее значение составляет 3.65 Мб или 3 650 000 п.н[4]

Табл.1 Длина генома (в п.н.)

2. Состав генома

С помощью электронных таблиц было установлен состав генома, и именно: было найдено число генов, кодирующих белки. Также были обнаружены псевдогены это копии генов, которые имеют недостатки кодирующей последовательности, такие как сдвиг рамки считывания и преждевременные стоп-кодоны, но напоминающие функциональные гены, то есть эти гены утратили способность к экспрессии и кодированию белка[5]. Кроме того, было выявлено число генов, кодирующих различные типы РНК.

Анализ показал, что в геноме бактерии преобладают гены, кодирующие белки. Так же встречаются гены, кодирующие рибосомальную и транспортную РНК, и в единичном количестве обнаружены гены, кодирующие следующие виды РНК: транспортно-матричная РНК(эта РНК участвует в освобождении рибосом в процессе трансляции[6]), РНК, распознающая сигнал для остановки синтеза белка[7], рибонуклеаза, участвующая в метаболизме РНК и некодирующая РНК. Из генов, кодирующих РНК, больше всего тех, которые кодируют транспортную РНК.

Табл.2 Типы генов и их количество

3. Нуклеотидный состав генома

С помощью программы wordcount -wordsize 1 на сервере kodomo был проведен анализ нуклеотидного состава генома бактерии. Результаты отображены на рисунке 1.

Рис.1 Нуклеотидный состав генома

Было выяснено, что в геноме D.retbaense преобладает пиримидиновое основание цитозин (C). Так же количества цитозина и гуанина, аденина и тимина сопоставимы между собой, комплиментарных нуклеотидов примерно одинаковое количество, что говорит о выполнении второго правила Чаргаффа.

4. Длина белков

Как говорилось ранее, в геноме D. retbaense преобладают кодирующие белок гены, всего их 2446(см. таблицу 2). На рисунке 2 показано распределение длин белков, исходные данные находятся в сопроводительных материалах. Можно сделать вывод, что большинство белков состоят из 100-500 аминокислот. Белков, имеющих в своем составе более 500 аминокислот заметно меньше. Данные о минимальной и максимальной длинах белков, а также о средней длине представлены в таблице 3.

Рис.2 Гистограмма, показывающая количество белков разных длин

Табл. 3 Некоторые данные о кодируемых белках

Выводы

В данном обзоре генома и протеома бактерии Desulfohalobium retbaense DSM 5692 был определен размер генома, установлен его нуклеотидный состав, были найдены типы генов(по их кодируемым объектам). Так же был проведен анализ длин кодируемых белков и приведены функции некоторых генов исследуемого генома.


Сопроводительные материалы

Электронная таблица Excel доступна по ссылке.




Список использованной литературы:

[1] Ollivier, B., C. E. Hatchikian, G. Prensier, J. Guezennec, and J.-L. Garcia. 1991.

Desulfohalobium retbaense gen. nov. sp. nov., a halophilic sulfatereducing bacterium from sediments of a hypersaline lake in Senegal. Int. J. Syst. Bacteriol. 41:7481.

[2] Spring S, Nolan M, Lapidus A, et al.

Complete genome sequence of Desulfohalobium retbaense type strain (HR(100)). Stand Genomic Sci. 2010;2(1):38-48. Published 2010 Jan 28. doi:10.4056/sigs.581048

[3] Brown TA.

Genomes. 2nd edition. Oxford: Wiley-Liss; 2002. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21128/?depth=2

[4] George C. diCenzo, Turlough M. Finan

The Divided Bacterial Genome: Structure, Function, and Evolution

George C. diCenzo, Turlough M. Finan

Microbiology and Molecular Biology Reviews Aug 2017, 81 (3) e00019-17; DOI: 10.1128/MMBR.00019-17

[5] Tutar Y.

Pseudogenes. Comp Funct Genomics. 2012;2012:424526. doi:10.1155/2012/424526

[6] Janssen BD, Hayes CS.

The tmRNA ribosome-rescue system. Adv Protein Chem Struct Biol. 2012;86:151-191. doi:10.1016/B978-0-12- 386497-0.00005-0

[7] Bradshaw N, Walter P.

The signal recognition particle (SRP) RNA links conformational changes in the SRP to protein targeting. Mol Biol Cell. 2007;18(7):2728-2734. doi:10.1091/mbc.e07-02-0117