Обзор генома и протеома бактерии Geobacter anodireducens SD-1

Резюме: в данной работе представлено описание бактерии Geobacter anodireducens SD-1, ее генетический и белковый состав, а также приведены методы, использованные в исследовании.

Ключевые слова

Geobacter anodireducens SD-1, геном, протеом, белок, биоэнергетика, биоремедиация.

Введение

Геобактер – род бактерий-анаэробов, полезных для биоремедиации. Грамм-негативгная, экзоэлектрогенная бактерия. Штамм был выделен из биопленки микробного реактора топливных элементов в Соединенных Штатах. Обладает вы-сокой электрохимической активностью (в качестве акцептора электронов использует Fe3+). SD-1 обладает низким сопротивлением переносу заряда и большим количеством отрицательных потенциалов, возникающих при высокой плотности тока. На рис.1 изображена электронная микрофотография Geobacter anodireducens SD-1.
Классификация Geobacter anodireducens SD-1: Царство: Bacteria Тип: Proteobacteria Класс: Deltaproteobacteria Отряд: Desulfuromonadales Семейство: Geobacteraceae Род: Geobacter Вид: G. anodireducens Штамм: SD-1
Geobacter photo
Рис.1 Электронная микрофотография Geobacter anodireducens

Методы

Для исследования генома и протеома бактерии были использованы следующие программы и функции:

Результаты

1)Состав генома

Nucleotide composition
Рис.2 Нуклеотидный состав генома
Геном Geobacter anodireducens SD-1 представлен кольцевой ДНК (3,555,507 пн) и кольцевой плазмидой (110,507 пн). На странице Genome_count в таблице Burmistrova_suppl приведены результаты исследования нуклеотидного состава генома Geobacter anodireducens SD-1 и представлены в виде диаграммы (Рис.2).

2)Типы генов

The number of different genes
Рис.3 Количество генов разного типа
Исследование количества встречаемости генов разных типов в геноме Geobacter anodireducens SD-1 было проведено при помощи электронных таблиц. Результаты показаны на странице Coding_count электронной таблицы (рис.3). Таким образом, геном бактерии состоит из 3433 генов, среди которых большинство – гены, кодирующие белки. Распределение кодирующих белки генов по цепям ДНК показано на странице Proteins_in_2_DNA электронной табли-цы, на которой видно, что гены распределены практически равномерно – 1434 на прямой цепи и 1392 на обратной.

Не экспрессируемых участков генома – псевдогенов довольно много – 548, что может говорить о том, что бактерия в процессе эволюции претерпевала большое количество мутаций.

3)Длины генов разных типов

На странице protein_coding_length представлена диаграмма (приложение, рис.4) на которой показано соотношение ко-личества генов, кодирующих белки по длине. Большинство генов имеет длину в диапазоне 401-500 нуклеотидов. Самый длинный ген состоит из 8396 нуклеотидов и кодирует CxxxxCH/CxxCH domain-containing protein, самый ко-роткий ген состоит из 75 нуклеотидов и кодирует 4 вида тРНК.

The length of genes
Рис.4 Длины генов, кодирующих белки

4)Анализ димеров

На рис.5 (приложение) показано соотношение количества димеров в геноме Geobacter anodireducens SD-1. Чаще всего в геноме встречаются комбинации с гуанином и цитозином – CC, GG, GC, CG, что напрямую связано с количеством этих нуклеотидов в геноме.

The number of 2-mers
Рис.5 Количество димеров в геноме

Выводы

В данном обзоре был исследован нуклеотидный состав генома Geobacter anodireducens SD-1, типы и длины генов, проведен анализ димеров.

Литература:

[1] Sun D, Wang A, Cheng S, Yates M, Logan BE. 2014 Geobacter anodireducens sp. nov., an exoelectrogenic microbe in bioelectrochemical systems

[2] Dan Sun, Shaoan Cheng, Aijie Wang, Fangliang Huang, Wenzong Liu, Xue Xia. 2016 Complete Genome Sequence of Geobacter anodireducens SD-1T, a Salt-Tolerant Exoelectrogenic Microbe in Bioelectrochemical Systems

Материалы для исследования были скачаны с ncbi: Geobacter anodireducens