Учебный сайт Карины Сим
  • Главная
  • Семестры
  • Обо мне
  • ФББ

    Обзор генома бактерии Sulfurimonas aquatica

    К. В. Сим. Факультет биоинженерии и биоинформатики, Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия.
    e-mail: karina_sim@inbox.ru

    Аннотация

    Sulfurimonas aquatica – хемолитоавтотрофная бактерия, которая обитает в местах, богатых соединениями серы. В данном обзоре представлен анализ генома Sulfurimonas aquatica.

    Введение

    Sulfurimonas – род мезофильных бактерий, окисляющих соединения серы. Он был впервые описан в 2003 году (Inagaki et al., 2003). Этот род относится к семейству Helicobacteraceae. На данный момент известно, что представители данного рода распространены в различных экосистемах, например, в гидротермальных источниках и морских отложениях (Han, Perner, 2015).

    Объектом моего обзора стала бактерия Sulfurimonas aquatica. Это палочковидная грамотрицательная бактерия, ее длина – 0.6-0.7 мкм, ширина – 1.5-2.7 мкм. Для неё оптимальными условиями для роста являются температура 13-15°C и pH 6.6-6.8 (Kojima et al., 2022).

    Выбор объекта для обзора обусловлен тем, что про данный вид известно мало, он был описан лишь в 2022 году (Kojima et al., 2022). Однако некоторые исследования показывают, что бактерии рода Sulfurimonas могут играть важную роль в биохимических процессах морских экосистем (Molari et al., 2023).

    Материалы и методы

    В данном обзоре использовалась таблица особенностей генома бактерии Sulfurimonas aquatica [S1]. Анализ данных проводился в Google Sheets. Были составлены таблицы для исследования длины белков [S2], их пересечений [S3] и межгенных промежутков [S4]. Для наглядности полученных результатов были составлены гистограммы.

    Результаты

    Анализ длин белков

    В геноме Sulfurimonas aquatica закодирована информация о 2660 белках. Больше всего белковых последовательностей (341) имеют длину 100-150 аминокислотных остатков (рис. 1).

    Рисунок 1
    Рисунок 1. Гистограмма числа аминокислотных остатков в белках Sulfurimonas aquatica.

    Самый короткий белок – 50S рибосомальный белок L36 – содержит всего 37 аминокислотных остатков. Самый длинный белок состоит из 6124 аминокислотных остатков. Он входит в состав натриево-кальциевого переносчика.

    Данная гистограмма позволяет сделать вывод, что основная часть белков Sulfurimonas aquatica имеет средний размер.

    Анализ пересекающихся генов белков

    Всего в геноме Sulfurimonas aquatica обнаружено 259 пересечений генов белков. Более половины из них имеют размер до 5 нуклеотидов невключительно (рис. 2).

    Рисунок 2
    Рисунок 2. Гистограмма длины пересечения генов Sulfurimonas aquatica.

    Особый интерес представляет пересечение длиной 100 нуклеотидов. На этом участке пересекаются гены металлопептидазы семейства M23 и белка, отвечающего за формирование цитоскелета. Стоит отметить, что ген металлопептидазы имеет еще одно пересечение длиной 8 нуклеотидов.

    Исследование, проведенное на Helicobacter pylori, показывает, что если удалить ген белка, принадлежащего семейству M23, то клетки бактерии начинают менять форму (Bonis et al., 2010).

    Возможно, наличие общего участка большого размера связано с общим происхождением этих двух белков. Однако для прояснения этого вопроса необходимо проводить дальнейшие исследования, изучающие происхождение и структуру данных белков.

    Также интересно было бы проследить, есть ли связь между формой и размером клеток представителей разных видов рода Sulfurimonas и мутациями в генах белков семейства M23.

    Анализ длины промежутков между генами

    Была проанализирована длина промежутков между 962 генами. В данном пункте не рассматривались варианты, в которых гены перекрываются или промежутка нет.

    В геноме Sulfurimonas aquatica больше всего пересечений длиной до 500 нуклеотидов (647). Однако для упрощения восприятия гистограммы данный столбец был удалён (рис. 3).

    Самый длинный промежуток составляет 35560 нуклеотидов.

    Рисунок 3
    Рисунок 3. Гистограмма длины промежутков между генами Sulfurimonas aquatica.

    Наличие длинного некодирующего участка наводит на мысль о том, что, вероятно, там находятся важные регуляторные последовательности.

    Промежутки между многими генами имеют небольшой размер – можно предположить, что это следствие наличия оперонов в геноме.

    Благодарности

    Благодарю преподавателей информатики факультета биоинженерии и биоинформатики Московского Государственного Университета им. М. В. Ломоносова за возможность выполнять очень интересные задания.

    Сопроводительные материалы

    S1. Таблица особенностей генома бактерии Sulfurimonas aquatica.

    S2. Таблица с данными о белках и их длинах.

    S3. Таблица с данными о пересечениях генов белков.

    S4. Таблица с данными о межгенных промежутках.

    Список литературы

    1) Bonis M., Ecobichon C., Guadagnini S., Prévost MC., Boneca IG., 2010. A M23B family metallopeptidase of Helicobacter pylori required for cell shape, pole formation and virulence // Molecular microbiology. V. 78. P. 809-819.

    2) Han Y., Perner M., 2015. The globally widespread genus Sulfurimonas: versatile energy metabolisms and adaptations to redox clines // Frontiers in Microbiology. V. 6. P. 989.

    3) Inagaki F., Takai K., Kobayashi H., Nealson K.H., Horikoshi K., 2003. Sulfurimonas autotrophica gen. nov., sp. nov., a novel sulfur-oxidizing epsilon-proteobacterium isolated from hydrothermal sediments in the Mid-Okinawa Trough // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. V. 53. P. 1801-1805.

    4) Kojima H., Kato Y., Watanabe T., Fukui M., 2022. Sulfurimonas aquatica sp. nov., a sulfur-oxidizing bacterium isolated from water of a brackish lake // Archives of Microbiology. V. 204. P. 559.

    5) Molari M., Hassenrueck C., Laso-Pérez R., Wegener G., Offre P., Scilipoti S., Boetius A., 2023. A hydrogenotrophic Sulfurimonas is globally abundant in deep-sea oxygen-saturated hydrothermal plumes // Nature Microbiology. V. 8. P. 1-15.