Мини-обзор

Мини-обзор.

Мини-обзор генома Staphylococcus hominis

РЕЗЮМЕ

Многие важные проблемы клеточной биологии требуют рассмотрения тесных нелинейных взаимодействий между функциональными модулями. В настоящее время широко признана важность компьютерного моделирования в изучении клеточных процессов, уже разработаны различные алгоритмы моделирования, полезные для изучения определенных подсистем.

1 ВВЕДЕНИЕ

Staphylococcus hominis — это коагулазоотрицательный представитель бактериального рода Staphylococcus, состоящий из грамположительных сферических клеток в колониях.Рис.1

S. hominis можно отличить от всех других стафилококков, главным образом, на основе сочетания морфологии колоний и пигментного рисунка, преобладающего расположения тетрадных клеток, слабого или не обнаруживаемого роста тиогликолятов, низкой переносимости NaCl и характера реакции на углеводы.[1]

S. hominis, как и большинство других видов стафилококков, часто встречается на коже человека, преобладает на голове, подмышечных впадинах, руках и ногах. Staphylococcus hominis является одним из трех наиболее часто идентифицируемых изолятов, выделяемых из крови новорожденных и пациентов с иммуносупрессией и ассоциируется как возбудитель бактериемии, септицемии и эндокардита.[2]

Таксономия:
Царство: Bacteria
Тип: Firmicutes
Класс: Bacilli
Порядок: Bacillales
Семейство: Staphylococcaceae
Род: Staphylococcus
Тип: S. hominis

Бактерия — **Рис. 1** *Staphylococcus hominis* на (а) кровяном агаре (б) агаре с солью маннита

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Информация о геноме и протеоме бактерии была взята из базы данных NCBI.
Для обработки данных были использованы Google Colab и Google sheets.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ

3.1 Нуклеотидный состав геномных ДНК

Геном Staphylococcus hominis состоит из одной хромосомы NZ_CP033732.1 и двух плазмид NZ_CP033731.1, NZ_CP033733.1

В последовательности геномной ДНК встречаются буквы A, T, G, C (других букв не обнаружено) Как видно из Табл. 1 число букв A примерно равно числу букв T, а число букв G приблизительно равно числу букв C. Следовательно, правило Чаргаффа выполняется.

**(Табл. 1)** Нуклеотидный состав ДНК *Staphylococcus hominis*
	A	T	G	C
NZ_CP033732.1	761523	756179	354548	348244
NZ_CP033731.1	12043	10900	4899	4656
NZ_CP033733.1	1648	1456	793	542
Всего	773566	867535	360240	3487442

3.2 Частоты трех стоп-кодонов.

Для генетической последовательности Staphylococcus hominis были найдена частота встречаемости каждого из трех стоп-кодонов. Из Табл. 2 видно, что частота встречаемости стоп-кодона TAA больше частоты встречаемости остальных. Это связано с содержанием GC в последовательности, т.к частота появления TAA отрицательно коррелирует с содержанием GC[3]. Действительно, при расчетах выяснилось, что GC-состав генома бактерии составляет 32%, что подтверждает связь между количеством стоп-кодонов TAA и содержанием GC в последовательности генома Staphylococcus hominis.

**(Табл.2)** Частота встречаемости TGA, TAA, TAG
Стоп-кодон	Количество	Частота
TGA	616	0.13877
TAA	1096	0.24690
TAG	406	0.09146

3.3 Гистограмма длин белков

Гистограмма длин белков Staphylococcus hominis представлена на Рис.2. На нем видно, что самое большое количество белков, синтезируемое бактерией, имеет длину 122 - 302.

Минимальная длина белка Staphylococcus homini - 31. В группу коротких белков(31-67) бактерии входят: рибосомальные белки(50S), белки алкогольдегидрогеназы, белки клеточной стенки, а также гипотетические белки

Максимальная длина белка бактерии - 2732. Она принадлежит белку - hyperosmolarity resistance protein Ebh. Этот белок также присутствует в геноме всех представителей группы Staphylococcus epidermidis[4] , у других групп от отсутвует. Возможно, он как-то связан со способностью образовывать колонии на коже человек и вызывать болезни.

Среднее значение составляет 298, это практически в два раза меньше, чем самый длинный белок бактерии.

3.4 Распределение генов белков по цепям ДНК.

Было найдено количество белков закодированных на двух цепях ДНК бактерии Staphylococcus hominis, а также количество псевдогенов и генов РНК.

В цепи “+” находятся 53 псевдогена, 50 tRNA, 9 rRNA и 2 ncRNA.

В цепи “-” находятся 56 псевдогена, 62 tRNA, 10 rRNA, 1 ncRNA и 1 tmRNA.Табл 3

Также была рассчитана статистическая значимость, она равна 0,0105. Следовательно, вероятность случайного распределения не велика, а различия статистически значимы.

**(Табл.3)** Распределение генов по цепям ДНК
Гены	"+"	"-"
CDS	1149	1148
gene	1202	1204
tRNA	50	62
rRNA	9	10
tmRNA	0	1
ncRNA	2	1

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Wesley E. Kloos, Karl H. Schleifer Department of Genetics, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina 27607, and Lehrstuhl fur Mikrobiologie, Universittit Mlinchen, Germany International Journal Of Systematic Bacteriology. Descriptions of Four New Species: Staphylococcus warneri, Staphylococcus capitis, Staphylococcus horninis, and Staphylococcus sim ul ans, Jan. 1975 [https://www.microbiologyresearch.org/docserver/fulltext/ijsem/25/1/ijs-25-1-62.pdf?expires=1635708195&id=id&accname=guest&checksum=A95D328C074C84B21ADCB949841E1D0F ].
Soraya Mendoza-Olazarán,Rayo Morfin-Otero,EduardoRodríguez-Noriega,Jorge Llaca-Díaz,Samantha Flores-Treviño,Gloria Ma González-González,Licet Villarreal-Treviño,Elvira Garza-González Microbiological and Molecular Characterization of Staphylococcus hominis Isolates from Blood, April 9, 2013 [https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0061161 ].
Mohanasrinivasan.V, Subathra Devi. C*, Dhanmoni Kalita, Vaishnavi.B, Jemimah Naine.S, Kaustuvmani Patowary School of Biosciences and Technology, VIT University, Vellore- 632 014, Tamil Nadu, India International Journal of PharmTech Research CODEN (USA). Production and purification of staphylokinase from Staphylococcus hominis MSD1 isolated from Kadi: A traditional Indian fermented food, 2015 [https://sphinxsai.com/2015/ph_vol8_no6/2/(265-272)V8N6PT.pdf ].
Variation in Release Factor Abundance Is Not Needed to Explain Trends in Bacterial Stop Codon Usage, Alexander T Ho, Laurence D Hurst [https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msab326/6424004 ].
The Giant Protein Ebh Is a Determinant of Staphylococcus aureus Cell Size and Complement ResistanceAlice G. Cheng, Dominique Missiakas, and Olaf Schnee [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3957702/#! ].

СОПРОВОДИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ:

Таблица в Google Sheets с гистограммой(Рис.1) и степенью случайности: [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Tjrr14uKoAHo8gscTy0D_7RAupYHFwaE5wSm-2TzN6M/edit?usp=sharing ].
Программы на основе Python для расчета данных: [https://colab.research.google.com/drive/1qXXVD8TfnpuvQE-9otr0I2-DXmn1A7Ac?usp=sharing].