Сравнительно-геномный анализ систем бактериального иммунитета

• Автор: Сорокин, Валерий Андреевич
• Шифр специальности: 03.00.28
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 85 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение .

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Сбелки

1.1.1. Системы рестрикции модификации.

1.1.2. РМсистсмы второго типа

1.1.3. РМсистемы других типов

1.1.4. Процесс внедрения РМсистем второго типа в клетку.

1.1.5. Регуляция транскрипции РМсистем

1.1.6. Регуляция транскрипции РМсистем с участием Сбелков.

1.1.7. 1 ГГНдомены метилаз и Сбелки
1.1.8. Предыдущие исследования биоинформатический анализ Сбелков и
их авторегуляторных сайтов
1.2. системы
1.2.1. Общее устройство систем
1.2.2. Повторы.
1.2.3. Спейсеры
1.2.4. Лидсрная последовательность.
1.2.5. гены.
1.2.6. Участие Ссистем в защите клегки от фаговых атак.
1.2.7. Предполагаемый механизм действия Iсистсм
1.2.8. Исследование эволюции Iсистем.
1.2.9. Повторы кассет как свидетельство общего происхождения.
1.2 Принципы работы и использования алгоритмов
1.2 I
1.2 .
1.2 Ii
1.2 И
Глава 2. Материалы и методы.
2.1. Исходная информация для исследования
2.1.1.
2.1.2. II.
2.2. Предсказание потенциальных Сбслков.
2.3. Предсказание авторегуляторных сайтов для предсказанных Сбелков.
2.4. Исследование геномного окружения потенциальных генов Сбслков.
2.5. Поиск потенциальных СШБРЯкассет
2.6. Предсказание элементов сшгснов.
2.7. Построение кластеров из повторов
2.8. Исследование сходства фланков потенциальных СШЗРЯкассет
2.9. Исследование спсйссрного состава потенциальных СШЗРЯкассет.
2 Проверка гипотезы о содержании в спейсерных последовательностях
сосуществующих фагов.
2 Исследование кластеров
2 Исследование таксономии.
Глава 3. Результаты и обсуждение
3.1. Полномасштабное предсказание и анализ авторегуляторных сайтов
связывания Сбелков
3.1.1. Общая идея исследования.
3.1.2. Предсказание потенциальных Сбслков.
3.1.3. Особенности предсказания авторегуляторных сайтов
3.1.4. Предсказание авторегуляторных сайтов
3.1.5. Сравнение экспериментально подтвержденных сайтов и
гипотетических сайтов, обнаруженных в результате анализа
3.1.6. Анализ структуры предсказанных сайтов связывания
3.1.7. Мотивы 7 и 8
3.1.8. Мотивы 16
3.1.9. Мотив 9.
3.1 Мотив
3.1 Дополнительные сайты связывания.
3.1 Классификация предсказанных авторегуляторных сайтов.
3.1 Экспериментальные свидетельства значимости консервативных
элементов предсказанных сайтов
3.1 Безлидерные транскрипты.
3.1 Анализ соседних рамок считывания геномный контекст
3.1 Двойные РМсистсмы
3.2. Исследование СШЯРКснстсм в мстагсномс
3.2.1. Общая идея исследования.
3.2.2. Создание первоначального набора ОНБРЯкассет
3.2.3. Конструирование набора надежных кассет исходный набор
3.2.4. Расширение исходного набора за счет кассет, соседствующих с сах
генами.
3.2.5. Расширение исходного набора за счет кассет, кокластеризующихся с ранее отобранными по последовательностям повторов.
3.2.6. Сходство спсйссрных последовательностей с элементами фаговых
геномов
3.2.7. Описание полученной выборки.
3.2.8. Сравнение встречаемости кассет в метагеномах и в полностью
секвснированных геномах
3.2.9. Исследование сходства спенсеров, обнаруженных в пределах
метагенома.
3.2 Кластеризация повторов
3.2 Таксономия
3.2 Анализ таксономических групп кассет в кластерах.
3.2 Эволюция СШБРЯкассет.
3.2 Сложные случаи
Глава 4. Базы данных.
4.1. Описание базы данных Сбелков.
4.2. Описание базы данных СКРЯкассст.
Выводы
Благодарности
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
Список цитируемой литературы


Наряду со сравнительно хорошо изученными системами рестрикциимодификации, относящимися к системам типа токсинантитоксин, в этой работе будут рассмотрены и недавно открытые СШБРКсистемы, которые также предположительно участвуют в антифаговой защите клетки, используя механизм, схожий с механизмом РНКинтерференции в эукариотах. Подробно механизмы действия обеих систем будут описаны ниже в соответствующих разделах, здесь мы остановимся лишь на описании базовых принципов их работы. Системы рестрикциимодификации РМсистемы, как правило, состоят из двух ферментов, один из которых способен узнавать определенные участки короткие последовательности ДИК и химически их модифицировать метилировать, а другой, узнавая те же самые участки ДНК, способен вносить двуцепочечный разрыв в этот участок ДНК в случае, если участок не подвергся модификации. Система устроена таким образом, что ДНК клеткихозяина оказывается полностью метилированной, в отличие от ДНК последовательностей внедряющихся фагов, которые эффективно деградируются ферментом РМ системы. Как будет показано в дальнейшем, система антифаговой защиты должна обладать сложной системой регуляции, т. Одним из компонентов системы регуляции РМ систем является Сбелок, типичный представитель НТНсемейства НТН расшифровывается как ИеНхШгпИеИх, спиральповоротспираль. Сбслки, наряду с их авторегуляторными сайтами, являлись одним из объектов данного исследования. Типичная СШБРЯсистсма представляет собой кассету, предположительно содержащую информацию о геномах тех фагов, которые уже атаковали клетку, и набор генов, продукты которых позволяют использовать эту информацию для противодействия вновь атакующим клетку фагам. Кассета представляет собой последовательность ДНК, состоящую из коротких п. Но всей видимости, ДНК внедряющегося фага за счет комплементарного узнавания взаимодействует со спенсерами кассеты, что приводит к е деградации в результате действия белков, закодированных генами СШ8РЯсистемы. Этому процессу предшествует процесс обучения встраивание элементов генома внедряющегося фага в кассету в виде новых спейссрных последовательностей. Отдельно стоит остановиться на методике исследования. Работа была проведена исключительно биоинформатическими методами совокупность математических, статистических и алгоритмических методов применялась к расшифрованным в виде строки нуклеотидов последовательностям ДНК. Подобно многим другим биоинформатическим работам, существенной стороной данной работы является масштабность например, в результате исследования число потенциально известных Сбелков увеличилось с до 1, а число предсказанных авторегуляторных сайтов с до 1. В свою очередь, за счет такого увеличения числа изучаемых объектов удалось сделать выводы, к которым невозможно было придти, имея более ограниченный набор предсказанных Сбелков. Экспериментальное исследование двухсот систем заняло бы много лет, поэтому выбор методики исследования представляется вполне обоснованным. С другой стороны, как будет показано в дальнейшем, изучение СЕДОРЯсистем представляет особый интерес в экосистемах, которые не могут быть воспроизведены в лабораторных условиях. Поэтому для исследования СтБРЯсистем также был выбран биоинформатический подход с помощью ряда алгоритмов и методик были обработаны около 4. Мировом Оксане. Однако, несмотря на то, что выбор методики в целом представляется оправданным, у биоинформатического подхода есть существенный недостаток. Все результаты работы являются не более чем предсказаниями, требующими экспериментальной проверки верификации. Вместе с тем, хотя любое конкретное микро предсказание может оказаться ошибочным, глобальные утверждения, описывающие общие для множества микрорезультатов черты, представляются достоверными. Наконец, следует отметить практический аспект изучения систем бактериального иммунитета. Ряд отраслей пищевой промышленности использует бактериальные культуры для получения йогуртов, кефиров и других молочных продуктов. Заражение культуры фаговой инфекцией чревато остановкой производства, дезинфекцией всех производящих мощностей, наработкой культуры с нуля и повторным запуском производства.