Мини-обзор генома Roseobacter denitrificans
Янкович Иван
Факультет биоинженерии и биоинформатики, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
РЕЗЮМЕ
В этой работе описывается исследование генома и протеома бактерии roseobacter denitrificans , в котором были изучены соотношение различных нуклеотидов в последовательности ДНК, проанализировано распределение длин белков бактерии и расположение на прямой и обратной цепи ДНК рибосомальных белков и РНК. Кроме этого были определены функциональные классы закодированных в геноме РНК и соотношение количеств различных тРНК.
1 ВВЕДЕНИЕ
Roseobacter denitrificans это свободноживущая аэробная бактерия с розовой окраской. Клетки имеют яйцевидную или палочковидную форму и двигаются за счет жгутиков. Бактерия обитает в почве, на поверхности океана и вблизи гидротермальных источников. Бактерия не производит кислород, но он ей требуется для роста. Причем необходим низкий уровень кислорода. При чрезмерном количестве фотосинтетический аппарат клетки угнетается и бактерия растет хемотрофно с использованием органического углерода.1 Этот вид уникален тем , что может двигаться без образования розеток. Первичный фотосинтетический аппарат – бактериохлорофилл а. Бактерия может перерабатывать органические фосфаты. Так как у нее апоксигенный фотосинтез, она окисляет монооксид углерода парникового газа и производит диметилсульфид.За счет разложения водорослей она влияет на климат.1 Для человека безвредна и не вызывает никаких патологий. Бактерию применяют для изучения воздействия кислорода на фотосинтетические и метаболические процессы, так как она способна к росту без кислорода, используя нитрат в качестве акцептора электронов.
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Информация о геноме бактерии получена с использованием базы данных NCBI
Функции Excel, использованные в работе:
• Фильтр (выбрать определенные столбцы)
• Сортировка(упорядочить строчки)
• ВПР(связь таблиц,принимает на вход 4 аргумента)
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Встречаемость азотистых оснований
Анализ встречаемости каждого нуклеотида с помощью программы wordcount -wordsize 1 приводит к результату, отраженному в таблице 1.
В соответствии с полученными данными,в геноме roseobacter denitrificans встречаются азотистые основания: аденин, тимин, гуанин и цитозин, причем чаще всего встречается цитозин (834062 нуклеотидов), а реже всего – тимин (619085 нуклеотида). Кроме того, количества нуклеотидов, содержащих аденин и тимин, а также гуанин и цитозин приблизительно равны, что подтверждает верность первого правила Чаргаффа.
3.2 Типы генов
Результат исследования типов генов, находящихся в геноме roseobacter denitrificans , позволяет получить следующую таблицу (таблица 2) с их встречаемостью.
По полученным данным, можно отметить, что для данной бактерии характерно наличие большого количества генов, кодирующих белки (3947) для генома такого размера.
3.3 Длины белков
На гистограмме показана частота встречаемости белков различной длины в протеоме roseobacter denitrificans. Согласно исследованию, длины большей части генов лежат в пределах от 1000 до 3000 аминокислотных остатков, а пик гистограммы соответствует интервалу 2000-2500 остатков (839 белков)
3.4 Анализ РНК генома
В результате анализа генов, кодирующих РНК, было выяснено, что в геноме roseobacter denitrificans закодировано 44 РНК, в таблице 3 представлено распределение РНК по функциям. Было сделано исследование видов тРНК, присутствующих в геноме, в результате чего было выяснено, что в больше всего в геноме бактерии представлены гены тРНК, присоединяющей лейцин (5 генов), а также аргинин и серин (по 4 гена). Это распределение коррелирует с распределением количеств триплетов, кодирующих каждую аминокислоту (лейцин,аргинин, серин – 6; аспарагин, аспартат, цистеин, фенилаланин, тирозин - 2, триптофан – 1), что может говорить о том, какие аминокислоты чаще встречаются в белках бактерии.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате анализа свойств генома и протеома бактерии были определены некоторые важные для последующих исследований параметры, такие как распределение генов на прямой и обратной цепи ДНК, вероятно является случайным. Данные признаки могут быть важны для дальнейшей работы с культурой бактерии и модифицирования её генома с теми или иными целями. Кроме того определены максимальные, минимальные и наиболее часто встречающиеся длины белков изучаемого организма и встречаемость в геноме тРНК связывающихся с различными аминокислотами.
Хромосомная таблица и материалы исследования