Миниобзор по Leptospira tipperaryensis

Зюбина Елизавета, ФББ, 1 курс

Ключевые слова: Leptospira tipperaryensis, геном, обзор.

1. Введение:

Leptospira tipperaryensis – патогенная бактерия рода Leptospira, вызывающее лептоспироз. Лептоспироз – опасное зоонозное заболевание, распространенное во всех частях мира [1].

Род Leptospira очень гетерогенен и генетически отличается от других бактерий. Представители этого рода имели форму спирали длиной от 9 до 14 мкм, диаметром ~ 0,2 мкм и длиной волны от 0,6 до 0,9 мкм [2]. Сейчас в нем выделяют 22 вида и более 300 сероваров. Для этого рода характерен открытый пангеном, а также высокая скорость горизонтального переноса генов [3]. Филогенетический анализ, основанный на 16s рРНК и полногеномных последовательностях, показал, что в роде можно выделить 3 монофилетические группы: «сапрофиты», «патогены» и «промежуточные продукты». «Сапрофиты» - виды не являющиеся патогенными для человека и животных, «Патогены» - опасные для жизни виды. «Промежуточные продукты» - виды, способные заражать людей и животных, но не приводящих к смерти [4]. Патогены имеют больший размер генома, по сравнению с 2 другими группами. Однако процентное содержание гуанина и цитозина меньше, нежели в группе «промежуточные звенья» и приблизительно равно содержанию группы «сапрофитов» [5].

Leptospira tipperaryensis относится к группе патогенных бактерий. Раннее этот штамм ошибочно относили к L. Altonii [6].

2. Материалы и методы:

Для этого обзора использовалась таблица особенностей генома бактерии, а также геном бактерии [7]. Для их обработки были использованы Microsoft Excel 2010 [8] и Visual Studio Code. Для статистической обработки использовался тест хи-квадрат с доверительным уровнем - 0,05.

3. Результаты:
3.1. Общие сведения

Генома бактерии Leptospira tipperaryensis представлен двумя хромосомами: первая состоит из 4105414 п.н, вторая - из 486474 п.н.

В геноме преобладает AT - пары. Процентное содержание GC - пар в первой хромосоме - 43,42%, во второй - 42,37%, что свидетельствует о низкой устойчивости молекулы к денатурации.

3.2. Белки протеома

В геноме Leptospira tipperaryensis закодировано 4055 белков. Медиана длин белков равна 281. Максимальная длина белка - 2588 аминокислота, минимальная - 37. Распределение длин белков представлено на диаграмме (рис.1)

Рис 1. Диаграмма распределения длин белков.
Рис 1. Диаграмма распределения длин белков.

На первой хромосоме закодированы 3439 белков, максимальная длина которых - 2588 аминокислот, минимальная - 37. Распределение длин белков на первой хромосоме представлено на диаграмме (рис.2).

Рис 2. Диаграмма распределения длин белков 1 хромосомы.
Рис 2. Диаграмма распределения длин белков 1 хромосомы.

На второй хромосоме закодировано 446 белков, максимальная длина которых - 1246 аминокислот, минимальная - 54. Распределение длин белков представлено на диаграмме (рис.3).

Рис 3. Диаграмма распределения длин белков 2 хромосомы.
Рис 3. Диаграмма распределения длин белков 2 хромосомы.

На прямой цепи ДНК было закодировано 2109 белков, на обратной - 1839. Белки распределены по двум цепям не равновероятно (Предположим обратное, тогда доверительный уровень - 0,05, критическое значение - 3,8, значение хи-квадрата - 18,46. гипотеза отвергнута.). Распределение длин белков на прямой и обратной цепи показаны на диаграммах (Рис. 4,5).

Среди закодированных белков есть рибосомальные, транспортные и гипотетические. Их количество и доля представлены в таблице 1.

Рис 4. Диаграмма распределения длин белков на обратной цепи.
Рис 4. Диаграмма распределения длин белков на обратной цепи.
Рис 5. Диаграмма распределения длин белков на прямой цепи.
Рис 5. Диаграмма распределения длин белков на прямой цепи.

В результате работы в течение 1 семестра, я сделала миниобзор по бактерии Leptospira tipperaryensis . Миниобзор и все сопутсвующие материалы можно найти здесь .

Белки Рибосомальные Транспортные Гипотетические
Число 57 157 915
Процентное содержание 1,41% 3,87% 22,56%
Таблица 1. Закодированные белки.
3.3. РНК

Всего в геноме бактерии 46 генов кодирующих РНК. У Leptospira tipperaryensis 4 типа РНК: транспортная, рибосомальная, некодирующая и транспортно-матричная. Их количество представлено в таблице 2.

РНК Рибосомальная Транспортная Некодирующая Траснпортно-матричная
Число 6 38 1 1
Процентное содержание 13,04% 82,61% 2,17% 2,17%
Таблица 2. РНК.

Нуклеотидный состав хромосом

Нуклеотидный состав хромосом представлен в таблице 3. Предположим, что нуклеотиды А и Т на одной цепи распределяются равномерно (доверительный уровень - 0,05, критическое значение - 3,8) Значение хи-квадрата для первой хромосомы - 10,171, для второй - 81,974. Значения хи-квадрата превышают заданный уровень, значит гипотеза неверна и распределение А и Т происходит неравномерно. Проверим эту гипотезу для G и C нуклеотидов. Значения хи-квадрата для первой хромосомы - 9,27, для второй - 37,712. Значения превышают заданный уровень, значит распределение G и C неравномерно.

Нуклеотид Аденин Тимин Гуанин Цитозин
Хромосома 1 1184230 н. 1179327 н. 872938 н. 868919 н.
Процентное содержание 28,85% 28,73% 21,26% 21,17%
Хромосома 2 142578 н. 137784 н. 104450 н. 101662 н.
Процентное содержание 29,31% 28,32% 21,47% 20,90%
Таблица 3. Содержание нуклеотидов в хромосомах на 1 цепи.
4. Список литературы:
  1. Costa F, Hagan JE, Calcagno J, Kane M, Torgerson P, et al. Global morbidity and mortality of leptospirosis: a systematic review. PLoS Negl Trop Dis. 2015;9:e0003898. doi: 10.1371/journal.pntd.0003898.
  2. Vincent, A.T.; Schiettekatte, O.; Goarant, C.; Neela, V.K.; Bernet, E.; Thibeaux, R.; Ismail, N.; Mohd Khalid, M.K.N.; Amran, F.; Masuzawa , T.; et al. Revisiting the taxonomy and evolution of pathogenicity of the genus Leptospira through the prism of genomics. PLoS Negl. Trop. Dis. 2019, 13, e0007270.
  3. Fouts DE, Matthias MA, Adhikarla H, Adler B, Berg DE, Bulach D, et al. What Makes a Bacterial Species Pathogenic?: Comparative Genomic Analysis of the Genus Leptospira. PLoS Negl Trop Dis. 2016;10:e0004403. pmid:26890609.
  4. Slack AT, Khairani-Bejo S, Symonds ML, Dohnt MF, Galloway RL, et al. Leptospira kmetyi sp. nov., isolated from an environmental source in Malaysia. Int J Syst Evol Microbiol. 2009;59:705–708. doi: 10.1099/ijs.0.002766-0
  5. Picardeau M. Genomics, Proteomics, and Genetics of Leptospira. In: Adler B, editor. Leptospira and Leptospirosis: Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2015.
  6. Vincent, A.T.; Schiettekatte, O.; Goarant, C.; Neela, V.K.; Bernet, E.; Thibeaux, R.; Ismail, N.; Mohd Khalid, M.K.N.; Amran, F.; Masuzawa, T.; et al. Revisiting the taxonomy and evolution of pathogenicity of the genus Leptospira through the prism of genomics. PLoS Negl. Trop. Dis. 2019, 13, e0007270.
  7. Полный геном Leptospira tipperaryensis
  8. Таблица особенностей Leptospira tipperaryensis