Обзор генома Erwinia pyrifoliae
Резюме
Целью данного исследования является получение общих сведений о геноме и протеоме Erwinia pyrifoliae с помощью возможностей электронных таблиц и программирования на языке Python. Проанализированы длинны ДНК, состовляющих геном, количество генов различных типов, GC состав генома, а также встречаемость различных аминокислотю
1. Введение
Erwinia pyrifoliae является возбудителем бактериального ожега яблонь и груш(Han et al., 2016). Эта бактерия была впервые выделена из Груши грушелистной(Pyrus pyrifolia Nakai) в Корее(Kim et al., 1999). Однако сейчас находки также известны Японии и Нидерландах (Beer et al., 1996) (Wenneker et al., 2014). Было показано то, что Erwinia pyrifoliae может также вызывать почернение цветков и плодов клубники (Wenneker et al., 2014).
Erwinia pyrifoliae является Грамм-отрицательной палочкой семейства Enterobacteriaceae(Lee et al., 2018).
Erwinia pyrifoliae - близкий родственник Erwinia amylovora, однако в отличие от последней для нее не характерно наличие плазмиды pEA29(Falkenstein et al., 1988). Также эти 2 вида отличаются распределением белков при 2-D электрофорезе. (Rhim et al., 2002). Более того Erwinia pyrifoliae не содержит генов синтеза внеклеточных полисахаридов, которые связываются с вирулентностью Erwinia amylovora(Gross et al., 1992)
2. Методы
Для изучения генома Erwinia pyrifoliae были взяты файлы с последовательностью генома, белок кодирующих последовательностей и таблица с данными о генах с портала NCBI.
Методы работы с электронными таблицами включали импорт данных, специальную вставку, для создания плоской таблицы была использована функция ВПР(), сортировка, для подсчета генов различных типов была использована функция СЧЕТЕСЛИ(). Также были использованы возможности построения диаграм.
Для подсчета различных кодонов был написан сценарий на Python3, считающий отдельно стоп- и старт-кодоны, а также кодоны находящиеся между ними. Скрипт также учитывал сдвиг рамки чтения во время трансляции в некоторых генах.
3. Результаты
3.1 Длинны молекул ДНК
В таблице 1 приведены длины молекул ДНК. Медианные значения длин хромосом и плазмид примерно равны 3,46 Mb и 46,2 Kb(diCenzo et al., 2017). Таким образом, размеры ДНК Erwinia pyrifolia типичны для бактерий.
Таблица.1 Длинны молекул ДНК
| Молекула ДНК | Длина(bp) |
|---|---|
| Хромосома | 4027225 |
| Плазмида pEP48 | 48456 |
3.2 Типы генов
В таблице 2 приведены, количества различных типов генов.
Таблица 2.Количество генов разных типов
| Тип генов | Количество |
|---|---|
| Белки | 5036 |
| Псевдогены | 156 |
| tRNA | 77 |
| rRNA | 22 |
| tmRNA | 1 |
| SRP_RNA | 1 |
| RNase_P_RNA | 1 |
| ncRNA | 9 |
| antisense_RNA | 1 |
3.3 GC СОСТАВ
Из таблицы 3 следует, что содержание GC пар у Erwinia pyrifoliae типично для порядка Enterobacterales, однако значительно отличается от такового у Phaseolibacter flectens, другого фитопаразита этого же порядка.
Таблица 3.Содержание GC у различных представителей Enterobacterales
| Бактерия | Фитопаразит | Содержание GC пар | Ссылка |
|---|---|---|---|
| Erwinia pyrifoliae | + | 53,4 | * |
| Phaseolibacter flectens | + | 44,4 | * |
| Tatumella ptyseos | - | 51,6 | * |
| Shigella sonnei | - | 50,7 | * |
3.4 ВСТРЕЧАЕМОСТЬ КОДОНОВ
Для анализа частот была написана прграмма на языке Python3. Она подсчитывает количество различных подонов внутри белок кодирующей последовательности, исключая из подсчета перый и посдний кодон. Она также не подсчитывает стопкодоны внутри цепи. Информация о сдвиге рамки считывания при трансляции также была учтена при подсчете кодона. На рисунке 1 приведена диаграмма, показывающая долю каждого кодона в числе всех кодонов соответсвующей аминокислоты. Из рисунка следует, что большинство аминокислот, кодируемых несколькими кодонами, имеет наиболее часто встречающийся кодон, значительно превосходящий остальные по встречаемости.
.svg)
Рисунок 1: Частоты встречаемости кодонов
4. Сопроводительные материалы
Таблица с сопроводительными материалами
5. Заключение
В данной работе представлены результаты исследования генома и протеома E. Pyrifolia. В целом можно заключить, что эта бактерия является типичной бактерией порядка Enterobacterales
Список лиетратуры
Han K. S., Yu J.-G., Lee H.-B., Oh C.-S., Yea M. C., Lee J.-H., Park D. H. Controlling by effective pruning of twigs showing black shoot blight disease symptoms in apple trees. Res. Plant Des. 2016;22:269–275. doi: 10.5423/RPD.2016.22.4.269.
Kim W. S., Gardan L., Rhim S. L., Geider K. Erwinia pyrifoliae sp. nov., a novel pathogen that affects Asian pear trees (Pyrus pyrifolia Nakai) Int. J. Syst. Bacteriol. 1999;49:899–905. doi: 10.1099/00207713-49-2-899.
Beer S. V., Kim J.-H., Zumoff C. H., Bogdanove A. J., Laby R. J., Tanii A., Tamura O., Gustafson H. L., Momol T., Aldwinckle H. S. Characterization of bacteria that cause "bacterial shoot blight of peard" in Japan. Acta Hortic. 1996;411:179–182. doi: 10.17660/ActaHortic.1996.411.36.
Wenneker M., Bergsma-Vlami M. Erwinia pyrifoliae, a new pathogen on strawberry in the Netherlands. J. Berry Res. 2015; 5:17–22. doi: 10.3233/JBR-140086Lee G. M., Oh E.-J., Ko S., Park J., Park D. H., Kim D., Oh C.-S. Draft genome sequence of a bacterial plant pathogen Erwinia pyrifoliae strain EpK1/15 isolated from an apple twig showing black shoot blight. Korean J. Microbiol. 2018;54:69–70
Falkenstein H., Bellemann P., Walter S., Zeller W., Geider K. Identification of Erwinia amylovora, the fireblight pathogen, by colony hybridization with DNA from plasmid pEA29. Appl. Environ. Microbiol. 1988;54:2798–2802. doi: 10.1128/AEM.54.11.2798-2802.1988.
Rhim, S. L., Volksch, B., Gardan, L., Paulin, J. P., Langlotz, C., Kim, W. S. and Geider, K. 1999. Erwinia pyrifoliae, an Erwinia species different from Erwinia amylovora, causes a necrotic disease of Asian pear trees. Plant Pathol. 48: 514-520
ylovora, causes a necrotic disease of Asian pear trees. Plant Pathol. 48: 514-520. Gross M., Geier G., Rudolph K., Geider K. Levan and levansucrase synthesized by the fireblight pathogen Erwinia amylovora. Physiolol. Mol. Plant Pathol. 1992;40:371–381. doi: 10.1016/0885-5765(92)90029-U.
diCenzo GC, Finan TM. 2017. The divided bacterial genome: structure, function, and evolution. Microbiol Mol Biol Rev 81:e00019-17.doi:10.1128/MMBR.00019-17.