Мини-обзор на Rickettsia asiatica
1.Введение
Rickettsia asiática грамотрицательная облигатно внутриклеточная бактерия, относящаяся к классу Alphaproteobacteria, роду Rickettsia. К данному роду относят 32 описанных вида, разделенных на 4 группы: группа пятнистых лихорадок (SFG), группа возбудителей сыпного тифа (TG), переходные (TGR) и предковые (AG) группы. Представители группы SFG чаще всего связаны с клещами, именно к этой группе относится вид Rickettsia asiática. Rickettsia asiática был изначально описан как штамм IO-1T, выделенный в 1993 году в префактуре Фукусима,Япония.
Такая особенность, как облигатная внутриклеточность, долгое время не позволяла культивировать бактерий рода Rickettsia in vitro. Эффективные методы для культивирования предложил и внедрил микробиолог Алексей Васильевич Пшеничнов (в частности, он разработал среду КЖМ, состоящую из крови, желтка и молока). Бактерия Rickettsia asiática культивируется в клетках Vero (культура клеток,выделенных из почечного эпителия зеленых африканских мартышек) или в клетках L929 (линия клеток фибробластов мышей) с минимальным содержанием эссенциальной среды, с добавлением 2% фетальной телячьей сыворотки и L-глутамина.
L-глутамина. Бактерии имеют небольшие размеры, сравнимые с размерами больших вирусов (около 0,2—0,6 × 0,4—2,0 мкм). На данный момент нет подтвержденной информации о возможной патогенности Rickettsia asiática для позвоночных животных.
Основной целью данной статьи является изучение генома и протеома Rickettsia asiática. К выбору именно этого организма подтолкнуло наличие интересной особенности, а именно облигатного внутриклеточного паразитизма. Может ли обитание в защищенных условиях среды уменьшить, или напротив увеличить размер генома.Как это скажется на размерах белков, GC-составе, межгенных промежутках. В результате работы хочется получить ответы на все эти вопросы и попытаться провести логическую связь на основе полученных данных между средой обитания организма и устройством генома, протеома.
2.Материалы и методы
Для анализа были взяты данные о геноме и протеоме Rickettsia asiatica из базы данных NCBI.
протеоме Rickettsia asiatica из базы данных NCBI. Для выполнения п .3.1.1, 3.2.2, 3.2.3 использовались таблицы, постороенные с помощью Google sheets.
Для выполнения п.3.2.1 и анализа нуклеотидного состава использовался скрипт, написанный на языке программирования Python 3.
3.Результаты и обсуждения
3.1.Устройство протеома
3.1.1 Гистограмма длин белков
Геном Rickettsia asiática кодирует 1462 белков. Средняя длина белка составляет 244 аминокислотных остатка.
По гистограмме видно, что большая часть белков содержит 0-100 аминокислотных остатков. Белок максимальной длины содержит 1914 аминокислотных остатков (этот белок находится на внешней мембране и является автотранспортером доменсодержащих белков), белок минимальной длины-14 аминокислотных остатков.
Rickettsia asiática содержит в основном белки маленького размера.Это может быть связано с маленьким размером клетки (как было упомянуто ранее бактерии рода Rickettsia размером с крупный вирус).А также,возможно, Rickettsia asiática в ходе эволюции утратила сложные метаболические пути, регулируемые комплексами больших белков,так как может получать готовые вещества из клетки-хозяина.
3.2.Устройство генома
Rickettsia asiatica содержит 1 большую кольцевую хромосому (1 344 324 пар оснований) и плазмиду pRA1 (74 761 пара оснований). Геном Rickettsia asiatica содержит 3298 генов, из которых 1514 на (+)цепи и 1784 гена на (-) цепи.
3.1.1. Нуклеотидный состав
Из полученных данных можно сделать следующие выводы:
1.Процентное содержание аденина приблизительно равно содержанию тимина,а содержание гуанина цитозину(согласно правилу Чаргаффа)
2.Можно отметить пониженное содержание GC-пар.
3.1.2. Число генов CDS и разных типов РНК для каждого репликона
Из полученных данных можно сделать следующие выводы:
1.Плазмида не содержит гены, кодирующие РНК.
2.Хромосома содержит превалирующие число генов белков и кодирует разные типы РНК.
На рисунке 3 показано распределение числа кодирующих генов основной хромосомы между разными типами РНК.
3.1.3. Гистограмма расстояний между последовательными кодирующими последовательностями (CDS) на (+)цепи большой хромосомы.
Проанализировав гистограмму можно сделать следующие выводы:
1.Большая часть расстояний между последовательными CDS лежит в диапазоне от 0 до 500 п.н.
2.Среднее значение длины межгенного промежутка-1301 п.н.
3.Посчитав сумму всех межгенных промежутков и соотнеся ее с размером большой кольцевой хромосомы, был посчитан процент, который составляют межгенных промежутки-64.87%. Исходя из этих данных, можно сделать вывод о низкой плотности кодирующих последовательностей.
3.1.4.Гистограмма длин пересечений между пересекающимися CDS на (+) цепи.
Большая часть перекрывающийся генов имеют в пересечении 0-10 нуклеотидов, но есть гены между которыми перекрывание составляет 80-90 нуклеотидов.
Возможно, что существует определенная корреляция между размером генома и длиной пересечений.Rickettsia asiatica ведет эндопаразитический образ жизни и имеет сравнительно небольшой размер генома, вероятно, что с этим может быть связано наличие перекрывающихся генов.
4.Сопроводительные материалы
1.Скрипт,написанный для п. 3.2.1 ( анализ нуклеотидного состав) -скрипт
2.Файл,содержащий таблицы и промежуточные данные для выполнения п. 3.1.1, 3.2.2, 3.2.3 (в частности, страница feature_table -таблица особенностей, per-replicon(п.3.2.2), protein_len-hist(п.3.1.1), inter_cds_interval-hist(п.3.2.4))-таблица