Настоящая работа содержит краткий анализ генома и протеома бактерии Streptomyces cyaneogriseus subsp. noncyanogenus. В данном обзоре обсуждаются размеры геномных ДНК, типы генов, нуклеотидный состав генома и длины белков.
Streptomyces cyaneogriseus subsp. noncyanogenus, бактерия, протеом, геном, Excel.
Streptomyces cyaneogriseus subsp. Noncyanogenus – грамположительная термотолерантная аэробная бактерия. Полная последовательность генома данной бактерии состоит только из одной хромосомы (7,762,396 п.н.), плазмиды отсутствуют.1 Streptomyces cyaneogriseus subsp. Noncyanogenus умеет синтезировать особый антибиотик – немадектин. Он относится к группе макролидов и широко применяется для лечения острых и хронических инфекций.2
В ходе работы были использованы электронные таблицы Excel и команды на сервере kodomo.fbb.msu.ru.
Функции Excel:
Команды на сервере kodomo:
wordcount -wordsize 1 (подсчет нуклеотидов ДНК)
Исходные данные были получены с портала NCBI.3
Согласно ресурсам базы данных NCBI, геном бактерии представлен 7,762,396 п.н (см. приложение, лист nucleotide) и соответствует средней длине генома прокариот.4
Геном исследуемой бактерии состоит из единственной хромосомы, плазмиды отсутсвуют.1
В приведенной ниже таблице показана встречаемость различных типов генов в геноме Streptomyces cyaneogriseus subsp. noncyanogenus.
Таблица 1. Типы генов
| GENE_TYPE | COUNT |
|---|---|
| protein_coding | 6210 |
| pseudogene | 303 |
| tRNA | 69 |
| rRNA | 18 |
| RNase_P_RNA | 2 |
| tmRNA | 1 |
| SRP_RNA | 2 |
Из таблицы 1 видно, что в геноме данной бактерии содержится достаточно много псевдогенов (303, 4,59% от общего кол-ва генов), что вероятно свидетельствует об уменьшении генома.
Кроме того, показано, что у бактерии имеются
1) RNase_P_RNA, которые, будучи ферментами нуклеазами, участвуют в созревании РНК.5
tmRNA, которая необходима для освобождения неправильно расположенных рибосом во время трансляции и разрушения дефектных белков, образовавшихся в процессе незаконченной трансляции. 6
SRP_RNA, которая узнает сигнальный белок, присоединяется к рибосоме и останавливает синтез белка.7
В настоящей работе была проанализирована частота встречаемости каждого из 4 нуклеотидов ДНК. Результаты, полученные на сервере kodomo, отражены в таблице 2 и наглядно представлены на рисунке 1.
Таблица 2 встречаемость нуклеотидов
| NUCLEOTIDE | COUNT |
|---|---|
| A | 1050588 |
| T | 1056197 |
| G | 2827622 |
| C | 2827989 |
Очевидно, количество комплементарных друг другу нуклеотидов примерно одинаково. Следовательно, второе правило Чаргаффа выполняется.
Рисунок 1
С помощью электронных таблиц Excel был проанализирован протеом исследуемой бактерии. На 5 листе protlen сопроводительных материалов можно найти данные, по которым была построена следующая гистограмма (рисунок 2).
Рисунок 2
Протеом бактерии составляют 6602 белка. Заметим, что большинство белков данной бактерии имеют длину от 400 до 1000 аминокислотных остатков.
На горизонтальной оси графика видно, что длина самого короткого белка составляет 71 аминокислотный остаток (a.о.), длина самого большого – 21840.
Были подсчитаны следующие величины:
1. медиана 861 а.о.
2. среднее значение длин белков 1024 а.о.
3. стандартное отклонение 528 а.о.
В ходе настоящей работе были проведены следующие 4 исследования.
1) Определён размер геномной ДНК. Он удовлетворяет среднему значению длин прокариотических геномов3
2) Выявлены типы генов. Показано, что геном бактерии составляют гены 7 различных типов (см. таблица 1).
3) Изучен нуклеотидный состав генома. Результаты подтвердили второе правило Чаргаффа (см. таблица 2 и рисунок 1).
4) Проанализированы длины белков. Найдена наименьшая длина белка (71 а.о.) и наибольшая (21840а.о.), а также медиана (861 а.о.), среднее значение (1024 а.о.) и стандартное отклонение (528 а.о.) (см рисунок 2).
Электронная таблица с сопроводительными материалами доступна по ссылке: URL: Tables
Автор выражает благодарность преподавателям практической биоинформатики ФББ МГУ за приобретенные знания и умения, которые были использованы в настоящей работе.
1.Общая информация о бактерии. ссылка
2.Практическая значимость бактерии. Journal of biotechnology Volume 204, 20 June 2015, Pages 1-2 ссылка
3.Директория на сайте NCBI c файлами, содержащими геном бактерии. ссылка
4. Информация о средней длине генома прокариот. ссылка
5. Информация о рибонуклеазах. ссылка
6. Сведения о транспортно-матричных РНК.ссылка
7. Данные о SRP_RNA.ссылка