Мини-обзор генома бактерии Pantoea eucerina
Автор: Игнатьева Елизавета
Аннотация: Pantoea - род прямых палочковидных грам- хемоорганотрофных факультативно-анаэробных бактерий. Данный мини-обзор содержит в себе информацию о Pantoea eucrina, штамм XL123
Контактные данные: lizig05@yandex.ru
1 Введение
Объектом исследования является Pantoea eucrina , которая принадлежит домену Bacteria, филум - Pseudomonadota, класс - Gammaproteobacteria, семейство - Enterobacterales, вид Pantoea, в составе рода Erwiniaceae (именно такое систематическое положение на данный момент приводится в National Center for Biotechnology Information (NCBI)) [6]. P. eucrina как правило, являются свободноживущими почвенными бактериями, хотя они также могут быть симбиотическими с корнями растений или эндофитными. Pantoea включают представителей, которые были выделены из растений с симптомами заболеваний; однако спорадический характер их выделения позволяет сказать, что они живут в ассоциации с больными растениями, но не являются возбудителями заболеваний.
У большинства видов рода наблюдается незначительная адаптация и специализация к различным экологическим нишам, даже когда внутривидовая линия становится эволюционно изолированной. Вместо этого бактерии могут часто мигрировать между средами, например, от растений к круговороту воды и/или почве и обратно к растениям. Таким образом, можно привести пример о том, что бактерии Pantoea, переносимые дождем, являются эффективными колонизаторами листьев растений[2].
Виды рода Pantoea в основном представляют собой экологические штаммы и возбудители болезней растений, редко ответственные за заражение человека. Так, первый катетер-ассоциированной инфекции кровотока, вызванной Pantoea eucrina выявлен у 23-летней пациентки с аденокарциномой толстой кишки и врожденной гипогаммаглобулинемией. В мае 2018 года она была госпитализирована с лихорадкой и болью в животе. Бактериологическое исследование крови, взятое из периферического центрального катетера и периферии, показало наличие Pantoea eucrina. Катетер был удален и начато применение антибиотика, с быстрым восстановлением. Причиной такой бактериемии могли быть сопутствующие заболевания пациента и дисбаланс микробиоты кишечника. Инфекции, вызванные Pantoea eucrina, вероятно, до недавнего времени недооценивались, поскольку старые методы исследований часто приводят к ложной идентификации [4].
2 Материалы и методы
Для получения результатов использовались данные из NCBI, а именно таблица особенностей генома и нуклеотидная последовательность по хромосомам в формате FASTA (Таблица особенностей генома из NCBI: https://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/all/G CF/020/079/945/GCF_020079945.1_ASM 2007994v1/GCF_020079945.1_ASM2007 994v1_feature_table.txt.gz;
Для построения распределения длин белков использовалась google таб- лица с особенностями генома (Сопр. мат. 1, страница feature_tables). Из исходной таблицы была получена вспомогательная (страница protein_CDS), с помощью которой была построена гистограмма длин белков. Для обработки информации использовалась программа Microsoft Office Excel (команды: МИН, МАКС- для подсчета данных; СЧЕТЕСЛИ, СЧЕТЕСЛИМН - для сортировки белков по длине).
3 Результаты и обсуждение
Ниже описаны результаты проведенных исследований. Статистические данные, таблицы, гистограммы, сделанные на основе информации о геноме и протеоме Pantoea eucerina.
3.1 Гистограмма распределения белков по длинам для бактерии Pantoea eucerina:
Полученная гистограмма длин белков (Рис. 1) иллюстрирует следующее: cредняя длина – 379 аминокислот, что согласуется со средней длиной белка у бактерий – 320 аминокислот [1]. При этом, согласно распределению, самый частый диапазон длины белка составляет от 150 до 200 аминокислот. На гистограмме всего один пик, есть резкий перепад между диапазонами 400-500 и 600-700 аминокислот. Основываясь на изученных данных [1], заметим, что такой скачок является нетипичным для бактерий. Объяснить такую ситуацию,по всей видимости, можно небольшим количеством разных белков Pantoea eucrina. Максимальная и минимальная длина были рассчитаны с помощью формул в Google sheets.
3.2 Соотношение типов РНК
Геном бактерии Pantoea eucerina кодирует 4 вида РНК (Рис. 4). Наибольшее число генов РНК отводится тРНК. Число кодирующих её генов составляет 75% от всех, отведенных под РНК. тРНК это класс РНК, который играет важную роль в процессе синтеза белков, известного как трансляция. Главная функция тРНК заключается в транспортировке конкретной аминокислоты к рибосоме, где эта аминокислота используется для сборки белка на основе последовательности нуклеотидов в мРНК. Следом за тРНК идет рРНК — 20,5%. рРНК представляет собой основную составляющую рибосомы, клеточной структуры, где происходит синтез белков. Рибосомы состоят из двух основных частей: большого субъединения (60S в эукариотах) и малого субъединения (40S в эукариотах), в каждом из которых присутствует рибосомальная РНК и сотни различных белков.
Некодирующая РНК составляет 3,7% и представляет собой класс РНК, который не кодирует белковые последовательности, в отличие от мРНК и тРНК. Однако он играет важную роль в регуляции генной экспрессии и многих других клеточных процессах.
Число транспортно-матричных РНК – 1. Это всего 0.9% от всех РНК. тмРНК, принимает участие в освобождении "застрявших" рибосом во время трансляции проблемных участков мРНК, а также в расщеплении дефектных пептидов, полученных в результате неполной трансляции. Пользуясь механизмом транс-трансляции, тмРНК способствует освобождению рибосом с дефектной мРНК. Эта активность тмРНК необходима бактериям для выживания в экстремальных условиях окружающей среды и для регуляции различных физиологических процессов внутри клеток. Изучение множества генетических последовательностей бактерий показало, что тмРНК и транс-трансляция присутствуют в каждой бактериальной клетке. Поэтому обнаружение этой РНК в геноме исследуемой бактерии является типичным явлением.
3.3 Кодирующие последовательности. Типы РНК
| genomic_accession | seq_type | chromosome | CDS | ncRNA | rRNA | tRNA | tmRNA |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NZ_CP 083448.1 | chromosome | 3109 | 80 | 22 | 4 | 1 | |
| NZ_CP 083449 .1 | plasmid | unnamed1 | 108 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| NZ_CP 083450 .1 | plasmid | unnamed2 | 310 | 0 | 0 | 0 | 0 |
В плазмидах содержится информация только о белках, причем их количество, закодированное в плазмидах, — это всего лишь 11,9% от числа белков, закодированных в хромосоме.
4 Сопроводительные материалы
1. Таблица с расчетами по длинам белков и пересечениям кодирующих последовательностей:
Ignatyeva_genome5 Список литературы
[1] Tiessen A, Pérez-Rodríguez P, Delaye-Arredondo LJ Mathematical modeling and comparison of protein size distribution in different plant, animal, fungal and microbial species reveals a negative correlation between protein size and pro- tein number, thus providing insight into the evolution of proteomes. BMC Res Notes. 2012;5:85. https://bmcresnotes.biomedcentral.com/ articles/10.1186/1756-0500-5-85
[2]Crosby KC, Rojas M, Sharma P, Johnson MA, Mazloom R, Kvitko BH, Smits THM, Venter SN, Coutinho TA, Heath LS, Palmer M and Vinatzer BA. Genomic delineation and description of species and within-species lineages in the genus Pantoea. Front. Microbiol, 14,1254999, 2023. https://www.frontiersin.org/articles/10.3 389/fmicb.2023.1254999/full
[3] Abdelmalek Lekired a, Hafsa Cherif-Silini b,i Allaoua Silinb, Hamza Ben Yahia a, Hadda-Imene Ouzari Genomics Comparative genomics reveals the acquisition of mobile genetic elements by the plant growth-promoting Pantoea eucrina OB49 in polluted environments , Volume 115, Issue 2 March 2023, 110579 https://www.sciencedirect.com/science/a rticle/pii/S088875432300023X
[4] Lotte, L., Sindt, A., Ruimy, R. et al. Description of the First Case of Catheter-Related Bloodstream Infection Due To Pantoea eucrina in a Cancer Patient. SN Compr. Clin. Med. 1, 142–145 (2019). https://link.springer.com/article/10.1007/ s42399-018-0031-6
[5] Farzaneh Moghadam a, MB Couger a, Breeanna Russ a, Randi Ramsey a, Radwa A. Hanafy a, Connie Budd a, Donald P. French b, Wouter D. Hoff a, Noha Youssef ]Draft genome sequence and detailed analysis of Pantoea eucrina strain Russ and implication for opportunistic pathogenesis Volume 10, December 2016, Pages 63-68 https://www.sciencedirect.com/scienc
[6] The National Center for Biotechnology Information advances science and health by providing access to biomedical and genomic information. Taxonomy Browser https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/t axonomy/tree/?taxon=472693