Сравнительная геномика дрожжей Saccharomyces

• Автор: Михайлова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ГЛАВА 1. ДИВЕРГЕНЦИЯ ГЕНОМОВ И ПРОЦЕСС ВИДООБРАЗОВАНИЯ

АСКОМИЦЕТОВЫХ ДРОЖЖЕЙ

1.1 .Современная таксономическая классификация дрожжей .

1.2. Эволюция геномов дрожжей рода

1.2.1. Сравнительный анализ геномов биологических видов О

1.2.2. Репродуктивная изоляция биологических видов

1.2.2.1. Хромосомные перестройки у дрожжейсахаромицетов.

1.2.2.2. Система репарации мисмэтчсй у дрожжей рода

1.2.2.3. Модель генной несовместимости генов ДобжанскогоМюллера гсиы видообразования
1.2.2.4. Рсциирокиая потеря дуплицированных генов
1.3. Природное разнообразие дрожжей
1.3.1. Дивергентные популяции культурных дрожжей . vii и .
v. v .
1.3.2 Гсографические популяции дрожжей . x
1.3.3. Дикие дрожжи . i, . ivvii и . i.
ГЛАВА 2. МЕЖВИДОВЫЕ ГИБРИДЫ ССИА
2.1. Дупликации отдельных хромосом, анеуилоидия
2.2. Роль авто и аллополиплоидизации в процессе видообразования.
2.3. Естественные гибриды . vii х . .
2.4. Аллотриплоиды . vii х 5. х . ivvii и диплоиды
. vii х . ivvii
2.5. Роль межвидовой гибридизации в селекции дрожжей
экспериментальные гибриды
ГЛАВА 3. КИЛЛЕРНЫЕ днРНК ВИРУСЫ И ЛИНЕЙНЫЕ ДНКПЛАЗМИДЫ У ДРОЖЖЕЙ.
3.1. Киллерный фенотип. Обнаружение разных типов штаммовубийц у дрожжей .
3.2. Двунитевые вирусоподобные РНК.
3.3. Ядериые гены, контролирующие размножение и фенотипическое проявление киллерных плазмид дрожжей . vii.
3.4. Киллерные днРНК i i.
3.5. Киллерные линейные ДНКплазмиды дрожжей v i.
3.6. Киллерный токсин и его практическое применение
ЭКСГ1ЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 4. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1. Объекты исследования
4.2. Генетический анализ.
4.3. Киллерчуветвительные реакции.
4.4. Молекулярные методы.
4.4.1. ПЦРанализ
4.4.2. Секвенирование и филогенетический анализ
4.4.3. Пульсэлек трофорез хромосомных ДНК п Слузернгибридизация хромосом дрожжей.
4.4.4. ДНКДНК реассоциация
4.4.5. Выделение двунитевой РНК дпРНК
4.4.6. Сравнительная геномная гибридизация.
ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ГЕНОМОВ ДРОЖЖЕЙ
биологический вид 5. i.
5.1. ДНКДНК реассоциация
5.2. Сравнительным анализ генов рРНК.
5.2.1. Ген рРНК
5.2.2. Домен гена рРНК.
5.2.3. Внутренний транскрибируемый спейсср I1 .
5.2.4. Митохондриальный ген АТР9.
5.3. Молекулярное кариотипирование дрожжей .
5.4. Гибридологический анализ дрожжей . x различного географического происхождения.
5.5. Обсуждение
ГЛАВА 6. ВНУТРИВИДОВОЙ ПОЛИМОРФИЗМ ДРОЖЖЕЙ
. X И . В .
6.1. Внутривидовой полиморфизм дрожжей . x.
6.1.1. Подмосковная популяция . x
6.1.2. ПЦР с микросателлитным праймером 5
6.1.3. Внутривидовой полиморфизм днРНК дрожжей . x.
6.2. Внутривидовой полиморфизм дрожжей . .
6.2.1. ПЦР с микросателлитным праймером 5
6.2.2. днРНК дрожжей . v. v.
6.3. днРНК биологических видов . i, . i, . ivvii.
6.4. Фенотипический анализ образования токсина и резистентности к нему
6.5. Обсуждение.
ГЛАВА 7. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ГИБРИДНЫХ ШТАММОВ
.
7.1. ПДРФанализ 5.1ТБфрагмента и межгенного спейссра I2
7.2. Молекулярное кариотигшрование и Саузернгибридизация.
7.3. ПЦР с микросателлитным праймером 5
7.4. Обсуждение.
ГЛАВА 8. МЕЖВИДОВЫЕ ГИБРИДЫ . VII х . I VVII
8.1. ПДРФанализ и секвенирование ядерных и митохондриального генов.
8.2. Получение моноспоровых клонов гибридов . vii х . ivvii.
8.3. Сравнительная геномная гибридизация
8.3.1. Геномная композиция штамма .
8.3.2. Геномная композиция штамма .
8.4. Саузернгибридизация.
8.5. Обсуждение.
ГЛАВА 9. МЕЖВИДОВЫЕ ГИБРИДЫ
. VII х . ЗА V. V.
9.1. ПДРФанализ гена .2.
9.2. Митохондриальный геном изученных штаммов.
9.3. Получение моноспоровых клонов гибридов
. vii х . v. v
9.4. Сравнительная геномная гибридизация.
9.4.1. Геномная композиция штамма Л4.
9.4.2. Геномная композиция штамма ГСЧ.
9.4.3. Геномная композиция экспериментально полученного гибрида
Шампанская .
9.5. Саузернгибридизация
9.6. Сранительная геномная гибридизация на микрочип . .
9.7. Обсуждение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Род x в настоящее время ограничен семью видами . Широко используемые в науке и практике дрожжи . Размер генома . Изначально в геноме этих дрожжей было определено открытых рамок считывания ОРС, кодирующих более чем 0 аминокислот. Последующий анализ данных секвенированного генома показал, что число ОРС меньше , из которых представляют собой либо структурно и функционально связанные гомологи других видов, либо ОРС, идентифицированные генетическим анализом. А функции ОРС остались неизвестны. Помимо этого были определены последовательности генов, кодирующих рибосомальную и транспортную РНК, мобильные элементы и повторы i . Развитие молекулярных технологий и определение полных нуклеотидных последовательностей геномов различных дрожжей позволило болсс подробно изучить эволюцию дрожжей i i , ii . В геноме дрожжей . На основании одинакового порядка и ориентации паралогичных генов паралоги гомологичные гены внутри одного генома, происходящие путем дупликации предкового гена в дуплицированных блоках было высказано предположение о том, что . Другие авторы , объясняли избыточность дрожжевого генома множественными независимыми дупликациями отдельных генов или групп генов. В последнее десятилетие проведено ссквенированпс геномов разных видов аскомицетовых дрожжей, включая . Рисунок 1. Филогенетический анализ полных нуклеотидных последовательностей геномов дрожжей подотдела i. II , i , i, . Секвенированныс полноразмерные геномы аскомицетовых дрожжей можно разделить на три кластера рис. Первый кластер комплекс включает, в основном, виды родов , v и . Второй объединяет дрожжи, которые транслируют кодон не как лейцин, а как серим . Третий кластер представлен единственным видом i iii . Сравнительный анализ геномов дрожжей комплекса подтвердил, что предковый геном биологических видов , v ii и подвергся полной дупликации примерно 0 миллионов лет назад рис. Полная дупликация восьми предковых хромосом произошла после расхождения . Сравнение геномов . ДНК . В хромосомном наборе у дрожжей . Следовательно, общий предок обоих видов дрожжей имел восемь хромосом, дупликация которых, последующие массовые хромосомные перестройки и потеря отдельных генов сформировали современный геном дрожжей . Распространение в природе филогенетических линий, претерпевших полную дупликацию генома, повидимому, совпало с появлением цветковых растений и увеличивающейся доступностью фруктовых сахаров в конце Мелового периода , i, i, i . Для дрожжей характерна способность 1 сбраживать глюкозу или фруктозу в спирт даже в присутствии кислорода эффект Крэбтрп, 2 расти в анаэробных условиях, 3 образовывать митохондриальные дыхательнонедостаточные мутанты, так называемые i. Способность расти в анаэробных условиях и продуцировать этанол могли обеспечить дрожжам конкурентные преимущества, так как этанол токсичен для большинства других микроорганизмов. В результате полной дупликации генома количество генов увеличилось примерно с до 0, а затем произошла массовая потеря одного из паралогов около . Это привело к полной реорганизации и изменению взаимодействия генов у дрожжей . У растения ii недавно показано, что потеря дуплицированных генов была не случайной и привела к образованию районов ДНК, как богатых, так и бедных генами . Это повлияло на экспрессию соседних генов, а также привело к появлению кластеров коэкспрессирусмых генов и генов, вовлеченных в один биологический процесс. Геномы дрожжей . Указанный набор ортологичных генов является базовым для всех секвенированных геномов аскомицетовых дрожжей подотдела сахаромицеты i или гсмиаскомицсты IIii рис. У конкретных видов произошла потеря некоторых из этих генов или, наоборот, приобретение новых генов за счет дупликаций или горизонтального переноса . Следует отметить, что горизонтальный перенос довольно редкое явление у дрожжей. Сравнение полных геномов . Проведенный анализ выявил только горизонтально перенесенных генов в геноме . Причем, 8 из них расположены в субтсломерных районах хромосом, которые, повидимому, являются предпочтительными участками генома для приобретения новой ДНК.