WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 24 |

Функциональная геномика микоплазм при адаптации к стрессовым условиям внешней среды

-- [ Страница 1 ] --

ФГБУН «Научно-исследовательский институт физико-химической

медицины» ФМБА России

На правах рукописи

Фисунов Глеб Юрьевич

Функциональная геномика микоплазм при адаптации к стрессовым

условиям внешней среды

03.01.04 – Биохимия

03.01.03 – Молекулярная биология

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

д.б.н., профессор, член-корр. РАМН Говорун Вадим Маркович Москва – 2014 2 Оглавление Оглавление

1. Введение

1.1 Научная новизна и значимость работы

1.2. Цели и задачи

1.3. Обзор литературы

Молекулярные системы бактерий, участвующие в адаптации к стрессу

Потенциальные регуляторы в геноме Mycoplasma gallisepticum

Механизмы регуляции стрессового ответа у других бактерий

Адаптивные механизмы Mycoplasma gallisepticum

2. Материалы и методы

2.1. Культуральные работы

2.2. Приготовление препаратов ДНК, РНК, белка

2.3. Секвенирование генома Mycoplasma gallisepticum S6

2.4. Измерение транскрипционной активности M. gallisepticum (транскриптомика)............... 2.5. Протеомный анализ M. gallisepticum (протеомика)

2.6. Биохимические исследования

3. Результаты

3.1. Определение полной нуклеотидной последовательности генома M. gallisepticum S6....... 3.2. Транскрипционный анализ M. gallisepticum

Отработка биологических моделей стрессовых воздействий

Отработка технологии фрагментации РНК

Отработка технологии нормализации транскриптомных библиотек

Воспроизводимость количественных данных по представленности транскриптов.......... Полногеномное картирование сайтов инициации транскрипции и структура промоторов M. gallisepticum

Организация транскрипционных единиц в геноме M. gallisepticum

Некодирующие РНК в геноме M. gallisepticum

Транскрипционный ответ M. gallisepticum на стрессовые воздействия

Ингибиторный анализ транскрипционного ответа M. gallisepticum

3.3. Протеомный анализ M. gallisepticum

Анализ функционального протеомного ядра молликут в стрессовых воздействиях......... Белковый ответ M. gallisepticum на стрессовые воздействия

3.4. Модель стрессовой адаптации M. gallisepticum

4. Заключение

5. Выводы

6. Список литературы

7. Список иллюстраций

8. Приложение

8.1. Транскрипционное профилирование генов M. gallisepticum методом высокопроизводительного секвенирования

8.2. Транскрипционное профилирование генов M. gallisepticum методом ОТ-ПЦР в реальном времени

8.3. Измерение представленности белков M. gallisepticum

1. Введение 1.1 Научная новизна и значимость работы Микоплазмы – представители класса Молликут (Mollicutes). Термины микоплазмы и молликуты в настоящее время стали, в значительной степени, синонимами, хотя традиционная классификация выделяет в классе молликут род Mycoplasma. В настоящей работе эти термины будут употребляться как эквивалентные. Молликуты – специализированная ветвь микроорганизмов, родственная грамм-положительным бактериям и, в частности, Lactobacillus [1].

Микоплазмы являются, как правило, облигатными паразитами, но среди них встречаются комменсалы, а также свободноживущие виды, которые могут быть факультативными паразитами [2]. Среди облигатных паразитов также встречаются внутриклеточные, такие как Mycoplasma penetrans. Впервые представитель микоплазм был выделен в 1898 году Нокардом и Ру [3]. Это был возбудитель бычьей плевропневмонии, впоследствии получивший название Mycoplasma mycoides. Таким образом, история изучения микоплазм насчитывает более ста лет. Таксономическая принадлежность микоплазм долгое время оставалась неясной, вследствие ряда особенностей, нехарактерных для большинства бактерий. Это является, в свою очередь, следствием высокой специализации микоплазм к паразитическому образу жизни. Одним из главных отличий молликут от большинства бактерий является полное отсутствие клеточной стенки. В связи с этим, в прошлом молликут часто отождествляли с Lформами бактерий [4]. Микоплазмы также отличаются меньшим, по сравнению с большинством бактерий, размером. Средний размер микоплазм составляет 500нм вдоль длинной оси клетки [5]. Клетки микоплазм, ввиду отсутствия клеточной стенки, имеют неправильную форму, близкую к грушевидной. При этом клетки молликут является чрезвычайно пластичными, что вкупе с небольшим размером позволяет микоплазмам проходить через большинство фильтров, задерживающих обычных бактерий [6].

Другой важной особенностью микоплазм является редукция генома и связанная с ней общая редукция молекулярных систем клетки, что, по-видимому, обусловлено паразитическим образом жизни [7]. Размеры бактериальных геномов могут варьировать от 180 тысяч пар оснований (п.о.) у облигатного внутриклеточного симбионта Carsonella rudii до 13 миллионов п.о. у почвенного микроорганизма Sorangium cellulosum. Распределение длин известных бактериальных геномов имеет бимодальную структуру с двумя пиками в области 2 и 5 миллионов п.о. Это обстоятельство позволяет разделить бактерий на две категории – с «большими» и «маленькими» геномами [8]. Молликуты относятся ко второй категории и их геномы насчитывают порядка миллиона п.о. Mycoplasma genitalium с геномом в 580 тысяч п.о. является бактерией с наименьшим геномом, способной расти на искусственной питательной среде. Определение полной нуклеотидной последовательности генома Mycoplasma genitalium послужило поводом для дискуссии о «минимальной клетке» и «минимальном геноме» [9].



Проблема минимальной клетки была сформулирована вскоре после опубликования первых последовательностей полных геномов. Задача о минимальной клетке ставит вопрос, сколько белков (и соответствующих генов) необходимо и достаточно для того, чтобы клетка могла делиться на искуственной питательной среде. Сравнительная геномика, в зависимости от количества рассматриваемых видов, в разное время давала результат от 250 [10] до 50 [11] генов. Инактивация генов M. genitalium с помощью транспозонов в двух разных экспериментах позволила определить, что 265 и 350 из 517 генов являются необходимыми [12]. Сравнительный протеомный подход для трёх видов микоплазм позволяет определить 212 минимально необходимых белков (Рисунок 1) [13].

Транспорт и метаболизм Репликация и репарация Шапероны, метаболизм белка Неизвестная функция Помимо этого, для микоплазм характерно низкое содержание ГЦ-оснований в геноме, составляющее в среднем 30% [6]. Это, в свою очередь, порождает ряд вопросов касательно стабильности ДНК такого состава. АТ-богатая ДНК легко подвергается плавлению, что требует дополнительного механизма стабилизации экстремального состава ДНК микоплазм неясен. Некоторые особенности микоплазм указывают на существование давления отбора, способствавовшего снижению доли ГЦ-оснований в геноме. В частности, у микоплазм редко или не встречается триптофановый кодон UGG, а его функцию выполняет менее ГЦбогатый кодон UGA, являющийся у большинства организмов стоп-кодоном. При этом соответствующий фактор терминации трансляции RF-3 потерян. Также снижение доли ГЦ связывают с несовершенством системы репарации ДНК у микоплазм, что приводит к недостаточно эффективной репарации последствий дезаминирования цитозина. Надо при этом отметить, что урацил-ДНКгликозилаза у микоплазм присутствует.

редуцированным метаболизмом, основным компонентом которого, чаще всего, является гликолиз. При этом, у ряда урогенитальных микоплазм основой метаболизма является путь утилизации аргинина, что связано с особенностями метаболизмом аминокислот, азотистых оснований и липидов у микоплазм отсутствуют. Большинство необходимых веществ они поглощают из среды с помощью развитой системы мембранных транспортёров.

В связи с паразитическим образом жизни у микоплазм развилась уникальная специализированная структура – терминальная органелла. Она выполняет несколько функций, включая подвижность, прикрепление к клеткам хозяина и проникновение внутрь них, а также она участвует в клеточном делении [5], [15].

Помимо общей редукции генома для микоплазм характерна редукция известных систем регуляции экспрессии генов. Вследствие этого было принято считать, что все системы регуляции экспрессии генов у микоплазм подверглись редукции. В последнее время появились работы, в которых показано наличие регуляции экспрессии генов микоплазм, однако механизмы регуляции остаются неизвестными. Необходимо отметить, что существует проблема неаннотированных генов в геномах микоплазм. Так, например, частично эта проблема обусловлена недостатком систем автоматической аннотации геномов. О функции 30% генов в геноме M. gallisepticum неизвестно ничего, и многие из них не имеют гомологов в других организмах. Как минимум часть адаптивных механизмов может быть скрыта внутри этих 30%, тем более, что для микоплазм характерна консервативность генов, отвечающих за базовые механизмы работы клетки, а адаптивные системы зачастую видоспецифичны.

Сама по себе, адаптация к стрессу может происходить разными путями.

Наиболее распространённый – увеличение экспрессии генов защитных белков, причём, как правило, подобная регуляция происходит на уровне транскрипции.

При этом, однако, могут реализовываться и другие механизмы, например, транспортировка в клетку низкомолекулярных соединений, обладающих протективными, в частности, антиоксидантными и осмопротекторными свойствами. Может происходить интенсификация работы существующих защитных систем. Регуляция экспрессии генов может осуществляться как на уровне транскрипции, так и на уровне трансляции, причём в последнем случае регуляторы могут иметь небелковую природу. В частности, регуляция может идти с участием рибопереключателей и некодирующих РНК.

До настоящего времени единственным регулятором экспрессии генов, для которого полностью известен механизм работы, для большинства молликут является репрессор белков теплового шока HrcA. Другой важной особенностью молликут является отсутствие LexA репрессора SOS-ответа [16]. При этом гипотетические гены регуляторов можно обнаружить, но механизм их работы остаётся неизвестным. Биоинформатический поиск регуляторов и сайтов связывания, исходя только из геномных данных, даёт противоречивые результаты. Обнаружить мотивы кроме CIRCE (сайт связывания HrcA) пока не удалось и вряд ли удастся без привлечения дополнительных экспериментальных подходов. Такие данные должны давать информацию, как об организации транскрипционных единиц, так и о мотивах узнавания транскрипционных факторов. Для решения этой задачи в данной работе было проведено полногеномное картирование промоторов и оперонов, а также проведён поиск потенциальных транскрипционных факторов методами биоинформатики.

Подавляющее большинство исследований адаптации молликут к стрессу сводятся, в основном, к изучению палитры изменений на уровне транскрипции.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 24 |
 

Похожие материалы:

« Байгильдина Асия Ахметовна ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА И СТРУКТУРНОФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЭНДОТЕЛИЯ ПРИ ГЕМОРРАГИЧЕСКОЙ ЛИХОРАДКЕ С ПОЧЕЧНЫМ СИНДРОМОМ 03.01.04 – биохимия Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Камилов Феликс Хусаинович Новосибирск 2014 2 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………………….5 ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………6 ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………….20 1.1. Характеристика ...»

« Егоров Максим Владимирович Состояние сердечно-сосудистой системы и механизмы его регуляции при искривлениях позвоночного столба у девушек 15-16 лет 03.00.13. – Физиология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Быков Е.В. Челябинск – 2006 2 СОДЕРЖАНИЕ Список использованных сокращений….……………….……………4 ВВЕДЕНИЕ………………………………………….………………5 Глава I Современные взгляды на функциональное состояние ...»

« Пильганчук Оксана Александровна ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА НЕРКИ, ONCORHYNCHUS NERKA (WALBAUM), ПОЛУОСТРОВА КАМЧАТКА 03.02.07 – генетика Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: кандидат биологических наук Н.Ю. Шпигальская Петропавловск-Камчатский – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….4 ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………….….10 Ареал, краткая биологическая характеристика и внутривидовая 1.1. организация ...»

« Бабин Константин Александрович ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА БИОГЕННЫХ АМИНОВ И СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ АЛКОГОЛЬНОМ ДЕЛИРИИ С СОПУТСТВУЮЩИМ ВИРУСНЫМ ГЕПАТИТОМ С 03.01.04 – биохимия Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В.Э.Цейликман Челябинск - 2014 2 Оглавление Введение Глава 1 Обмен биогенных аминов и состояние свободнорадикального окисления при алкогольном делирии и вирусном гепатите С ...»

« МИНАЙЧЕВА Лариса Ивановна ГЕНЕТИКО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВРОЖДЕННЫХ ПОРОКОВ РАЗВИТИЯ В СИБИРСКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ: МОНИТОРИНГ, МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ, ДИСПАНСЕРИЗАЦИЯ 03.02.07 - генетика Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Л.П.Назаренко Томск - 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Список условных сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 ВВЕДЕНИЕ . . . ...»

« Гусева Ольга Геннадьевна Напочвенные хищные жесткокрылые и пауки в агроландшафтах Северо-Запада России Шифр и наименование специальности: 03.02.05 – энтомология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Санкт-Петербург 2014 2 Содержание Стр. Введение ………………………………….…………………………….4 Глава 1. Обзор литературы Напочвенные хищные жесткокрылые и пауки в различных 1.1. агроландшафтах Значение напочвенных хищных жесткокрылых и пауков как 1.2. энтомофагов Питание ...»

« МЕЙСУРОВА Александра Федоровна БИОМОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИНДИКАТОРНЫХ ВИДОВ ЛИШАЙНИКОВ (НА ПРИМЕРЕ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ) Специальность 03.02.08 – экология Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор химических наук, профессор кафедры физической химии ФГБОУ ВПО Тверской государственный университет Пахомов Павел Михайлович Тверь-2014 1 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ОСНОВНЫЕ ...»

« Русецкая Наталья Юрьевна СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ХАЛЬКОГЕНОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 03.01.04 – биохимия Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор В.Б. Бородулин Саратов 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Список используемых сокращений……………………………………………….5 Введение……………………….…………………………………………………….7 Глава 1. Обзор литературы….……………………………….…….…………14 Халькогены. Физико-химические ...»

«Орлов Алексей Владимирович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИММУНОАНАЛИЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИТНЫХ НАНОМАРКЕРОВ Специальность 03.01.02 – Биофизика, 03.01.08 – Биоинженерия ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: кандидат физико-математических наук Никитин П.И. Москва 2014 2 Оглавление Введение Глава 1. Обзор литературы 1.1. Антитела в иммуноанализе 1.2. Типы и форматы иммуноанализа 1.3. Основные количественные характеристики иммуноанализа . 25 1.4. ...»

« Винарский Максим Викторович ЛЕГОЧНЫЕ МОЛЛЮСКИ (MOLLUSCA: GASTROPODA: LYMNAEIFORMES) ВОДОЕМОВ УРАЛА И ЗАПАДНОЙ СИБИРИ специальность 03.02.04 – зоология диссертация на соискание ученой степени доктор биологических наук научный консультант д.б.н., профессор С.И. Андреева Омск 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………. 5 Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА УРАЛО-ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО РЕГИОНА И ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ЕГО МАЛАКОФАУНЫ………………. 11 1.1. История изучения малакофауны водоемов Урала ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.