Известно, что Halobellus ramosii – галофильная архея, которая была выделена из образца рапы из внутреннего гиперсоленого озера Фуэнте-де-Пьедра, являющийся солено-болотным заповедником диких птиц и расположенный в провинции Малага на юге Испании. Колонии археи были окрашены в красный цвет, а клетки – грамотрицательными, подвижными и плеоморфными. Архея способна расти на средах, содержащих 12,5-30 % общих солей при pH 7-8,5 и при температуре 25-50 °C. Наиболее оптимальные значения для среды обитания организма – 20% солей, значение pH – 7,5 и температура – 37°C.
| Домен | Archaea |
|---|---|
| Царство | Euryarchaeota |
| Класс | Halobacteria |
| Отряд | Haloferacales |
| Семейство | Halobacteriaceae |
| Род | Halobellus |
| Вид | Halobellus ramosii |
1. Гистограмма распределения длин белков была получена методом использования электронных таблиц Google sheets. За счет переноса таблицы белок-кодирующих участков [S1] в документ Google table и с помощью функций таблиц были получены карманы, диапазоны и распределение белков по диапазонам [S2]. После этого была получена гистограмма распределения длин белков.
2. Гистограмма распределения процентов GC по числу CDS выполнялась с помощью функций Google table =МАКС, =МИН, =СРЗНАЧ, =СЧЕТЕСЛИМН [S2], которые применялись к файлу с белок-кодирующими последовательностями.
3. Расчет частот старт-кодонов производился с помощью Bash-скрипта [S6], переноса полученных с помощью скрипта данных в документ Google table и дальнейшая работа с таблицей с помощью функций Google table [S3].
4. Расчет частот стоп-кодонов производился с помощью скрипта на Python [S5] и переноса полученных данных в таблицу Google table [S4].
5. Предсказание генов археи может быть получено за счет использования сервера RAST и аннотации генома прокариота на нем. С помощью базы данных GenBank (получен из NCBI Gene), сравнения с аннотацией и RAST и программы Blast, возможно прийти к нужному результату.
Гистограмма распределения длин белков содержит в себе информацию из таблицы особенностей генома данной археи. По гистограмме можно определить, как меняется количество белков с ростом длины белка На рис.1. видно три скачка, связанных с ростом количества белков относительно роста длины белка:
1. скачок на промежутке 100-150;
2. скачок на промежутке 250-300;
3. незначительный скачок на промежутке 700-750.
На рис.2. можно заметить, что пик GC-состава приходится на 65-70%. Максимальное значение достигается в 67-68%, а минимальное - в 37%. Повышенное содержание GC-состава говорит о более высокой стабильности ДНК, что позволяет организмам выживать в неблагоприятных условиях. Архея halobellus ramosii в основном обитает в условиях повышенной температуры, исходя из чего, ее выживаемость в такой среде обитания объясняется высоким содержанием GC.
| Кодон | Все гены | Псевдогены | Функциональные гены |
|---|---|---|---|
| ATG | 2424 | 18 | 2406 |
| GTG | 361 | 6 | 355 |
| CTG | 19 | 2 | 17 |
| TTG | 16 | 0 | 16 |
| ATC | 10 | 1 | 9 |
| ATA | 6 | 0 | 6 |
| ATT | 3 | 0 | 3 |
| CAG | 3 | 3 | 0 |
| GAG | 2 | 2 | 0 |
| GTT | 2 | 2 | 0 |
| CGC | 2 | 2 | 0 |
| Остальные | 1 | 1 | 0 |
Такие кодоны как GTG, CTG, TTG, ATC, ATA, ATT встречаются довольно часто, так как получаются за счет генной мутации, происходящей в старт-кодоне ATG. Появление других старт кодонов может также объясняться дупликацией, инсерсией и другими видами генных мутаций.
| Кодон | Частота |
|---|---|
| TGA | 6928 |
| TAA | 1037 |
По результатам можно определить, что кодон TGA чаще других встречается в последовательностях (Таблица 2.). Это связано с высоким содержанием GC в геноме археи: количество TGA прямо пропорционально зависит от процента GC (чем более высокий процент GC, тем более высоким будет содержание стоп-кодона TGA). Частота встречаемости стоп-кодонов TAG и TAA обратно пропорционально содержанию GC в хромосоме, что и видно из таблицы – их существенно меньше, чем стоп-кодона TGA.
С помощью базы данных GenBank (получен из NCBI Gene) и дальнейшего ее сравнения с аннотацией из RAST, а также фильтрации с помощью программы Blast, по последовательностям белка можно определить, какой белок принадлежит к какому семейству, из чего сделать вывод о возможных генах археи.
Архея Halobellus ramosii довольно плохо изучена. Однако благодаря некоторым биоинформатическим методам, оказалось возможным подробно рассмотреть ее геном. В результате работы были получены данные о ее старт- и стоп-кодонах, были выявлены гистограммы длин белков и GC-состава археи. Также с помощью дополнительных источников можно было предсказать ее гены.