Обзор бактерии Helicobacter himalayensis
АННОТАЦИЯ
Данная работа посвящена вопросам состава генома бактерии Helicobacter himalayensis и освещает главные характеристики протеома бактерии(соотношение длин белков,количественное соотношение тРНК) используя в качестве источника хромосомную таблицу данного организма.ВВЕДЕНИЕ
Бактерии рода Helicobacter - грамотрицательные спиралевидные микроаэрофильные бактерии, обитающие в пищеварительной системе животных. Рассматриваемая бактерия, Helicobacter himalayensis, была обнаружена в слизистой оболочке желудка Marmota himalayana, гималайского сурка. Впервые штамм данной бактерии был выделен в 2015 году. Авторы статьи[1] отметили, что данная бактерия похожа по своим генетическим параметрам на Helicobacter Marmota, но требует других условий инкубирования, а именно повышенной температуры. Авторы предполагают, что отек желудка и воспаление слизистой оболочки у исследуемых сурков могут быть вызваны именно этой бактерией. В этом случае, такая патогенная активность является типичной для представителей рода Helicobacter. Гималайские сурки являются естественным резервуаром чумы в Юго-Восточной Азии, поэтому изучение их жизненного цикла и, в частности, их заболеваний, является актуальной задачей.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В процессе работы использовались возможности программы Microsoft Excel, а также Google Sheet, такие как:● Создание плоской таблицы с помощью функции VLOOKUP
● Замена значений цепей из исходной таблицы(+/- ) на более удобные для дальнейшей работы(1/- 1) с помощью функции IF
● Фильтр с использованием масок для поиска различных типов белков и кодирующих последовательностей
● Сортировка строк по длине гена
● Создание графиков и диаграмм по данным, полученным из таблицы
● Функция BINOM.DIST, позволяющая рассчитать случайность распределения генов по цепям хромосомы бактерии.
● Различные способы форматирования таблиц для придания более понятного и удобного вида: заморозка верхней строки, настройка длины и ширины столбцов.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты статистических исследований и общая информация о геноме бактерии будут представлены ниже. Все выкладки представлены в сопроводительной хромосомной таблице.Общая информация:
● Объём генома - 1829842 пар оснований, что приблизительно равно 1830 килобазам и входит в рамки обычной длины генома бактерии[2].
● Количество генов – 1752, из которых 1661 ген кодирует белок. Полное распределение можно увидеть на таблице 1.
● Найдено достаточно большое количество генов, кодирующих гипотетические белки, то есть белки, существование которых доказано, но нет данных о их функциях в живом организме. Их количество равно 582, что составляет 33,2% от общего числа генов и 35% от кодирующих белок последовательностей. Подобное явление может быть связано с малой изученностью бактерии, и, соответственно, малым количеством опытов с её участием.
● В геноме находится 44 псевдогена, они составляют 2.64% от общего количества кодирующих белки генов.
● В геноме бактерии располагается 61 рибосомный белок, а также 47 генов, кодирующих различные РНК. Названия рибосомных белков можно увидеть в сопроводительной таблице.Примечательно, что для абсолютно всех рибосомных белков есть единственный ген, который их кодирует.
Гистограмма длин белков
Гистограмма длин белков представлена на рисунке 2. Из гистограммы видно, что белки в большинстве своем короткие(почти все белки имеют длину меньше 1000 аминокислотных остатков). Также можно заметить классическую “двугорбую” структуру гистограммы - 1-ый горб находится в кармане “100- 150”, второй же находится на интервале “250-300”. Наиболее часто встречающаяся длина белков - от 200 до 300 аминокислотных остатков.
Также можно посмотреть на гистограмму с другим шагом, а именно 40 аминокислотных остатков(рис.3) На этой гистограмме два бугра прослеживаются более отчетливо.
Случайность распределения генов по цепям
Вероятность того, что из 1752 генов на одной цепочке случайным образом оказалось 847 генов,
оказалась равна 0.173 при доверительном интервале p = 0.05, поэтому наблюдаемое распределение
генов не противоречит гипотезе о независимом случайном распределении генов по цепочкам.
Статистика по тРНК
На рисунке 4 представлена статистика по количеству генов, кодирующих те или иные тРНК.
Большое количество генов, синтезирующих ту или иную тРНК, может быть связано с повышенным
задействованием соответствующей аминокислоты в строительстве белков.
Гистограмма межгенных промежутков
Гистограммы межгенных промежутков представлены на рисунках 5 и 6 ( для “+”-цепи и “-”-цепи соответственно).
Можно заметить, что длина межгенных промежутков весьма сильно варьируется и не имеет какого-то значения, в которое бы включалось большинство длин. Также на гистограмме были обнаружены отрицательные межгенные промежутки - это значит, что некоторые гены бактерии накладываются друг на друга. Вероятно, таким образом достигается экономия места в геноме, как у некоторых вирусов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе обзора бактерии Helicobacter himalayensis было выяснено, что это условно патогенный микроорганизм с белками средней длины, у которого наблюдается случайное распределение генов по цепям и есть перекрестная транскрипция генов, Можно сказать, что данная бактерия представляет особый интерес для жителей Юго-Восточной Азии, т.к. с её помощью можно в теории регулировать численность гималайских сурков, которые, как уже было написано во введении, являются резервуарами чумы. К сожалению, бактерию выделили в отдельный вид совсем недавно, поэтому много информации о ней найти не удалось. Это видно по хромосомной таблице и выражается в большом числе гипотетических белков.СОПРОВОДИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Хромосомная таблица Helicobacter himalayensis:http://bit.ly/chr_table
ССЫЛКИ
[1] - Hu, S., Xu, J., Zhang, J., Lu, S., Huang, Y., Du, X., … Xiong, Y. (2015). Helicobacter himalayensis sp. nov. isolated from gastric mucosa of Marmota himalayana. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. International journal of systematic and evolutionary microbiology, Volume 55, Issue 6.[2] - Н.В. Равин, С.В. Шестаков. ГЕНОМ ПРОКАРИОТ. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2013, Том 17, № 4/2.
[3] NCBI(электронный ресурс): https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/44274