Анализ регуляции генов метаболизма и транспорта метионина и лейцина методами сравнительной геномики

• Автор: Ковалева, Галина Юрьевна
• Шифр специальности: 03.00.28
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

1 ВВЕДЕНИЕ.

2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1 Сравнительная геномика

2.1.1 Сравнение геномных последовательностей

2.1.2 Гомологичные последовательности.

2.1.3 Основные механизмы эволюции геномов.

2.1.4 Первичный анализ, или аннотация, геномов

2.1.4.1 Распознавание генов

2.1.4.2 Функциональная аннотация генов белков

2.1.4.3 Сравнительный анализ транскрипционной регуляции

2.2 Путь биосинтеза метионина и его транскрипционная регуляция

2.2.1 Метионин
2.2.2 Путь биосинтеза метионина.
2.2.2.1 Путь биосинтеза метионина
2.2.2.2 Путь ассимиляции серы
2.2.3 Транскрипционная регуляция биосинтеза метионина.
2.2.3.1 Транскрипционная регуляция биосинтеза метионина в дрожжах
2.2.3.2 Транскрипционная регуляция биосинтеза метионина в коринсбактериях
2.2.3.3 Транскрипционная регуляция биосинтеза метионина в стрептококках
2.3 Путь биосинтеза лейцина и его транскрипционная регуляция в ЯассИаготусез сегеч1з1ае
2.3.1 Лейцин
2.3.2 Путь биосинтеза лейцина в vii
2.3.3 Транскрипционная регуляция биосинтеза лейцина в З.сегеушае.
2.4 Глобальный регулятор биосинтеза аминокислот в 8.сегеч1я1ае
3 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.
3.1 Определение членов регулона.
3.2 Программное обеспечение.
3.3 Исследованные геномы
4 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
4.1 Исследование консервативности сайтов связывания факторов транскрипции, коцгролирующнх биосинтез метионина и лейцина, в дрожжах.
4.1.1 Определение уровней консервативности нстранслируемых областей дрожжевых геномов
4.1.1.1 Исследование уровня консервативности 5пстранслируемых областей.
4.1.1.2 Исследование уровня консервативности 3нетранслируемых областей.
4.1.2 Определение уровней консервативности сайтов связывания факторов транскрипции.
4.1.3 Исследование уровней консервативности сайтов связывания фактороз транскрипции, контролирующих биосинтез метионина и лейцина.
4.1.4 Предсказание потенциального переносчика альфа
изо пропил мал ата
4.1.5 Заключение
4.2 Исследование регуляции биосинтеза метионина в коринебактериях
4.2.1 Определение ортологов структурных генов пути биосинтеза метионина
4.2.2 Исследование регуляторных сигналов.
4.2.2.1 Исследование регуляторных сигналов в геномах рода СогупеЬаМегтт.
4.2.2.2 Исследование регуляторных сигналов в более филогенетически далеких геномах.
4.2.3 Обсуждение результатов.
4.3 Исследование регуляции биосинтеза метионина в стрептококках
4.3.1 Определение ортологов структу рных генов пути биосинтеза метионина
4.3.2 Исследование регуляторных сигналов.
4.3.3 Обсуждение результатов.
4.3.4 Эволюция систем регуляции биосинтеза метионина и цистсина в Грамположительных бактериях.
5 ВЫВОДЫ.
6 БЛАГОДАРНОСТИ
7 СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
8 СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ


В данной работе с использованием методов сравнительной геномики был проведен детальный анализ метаболических пугей, обеспечивающих биосинтез незаменимой аминокислоты метионина в трех различных таксономических группах, а также метаболический путь, обеспечивающий биосинтез незаменимой аминокислоты лейцина, в геномах дрожжей. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ГЕНОМИКА 2. Первая геномная последовательность была полностью отсеквенирована в г. РНКсодсржащсго бактериофага 2 . Затем была определена последовательность генома бактериофага фХ4 3. Геномы обоих бактериофагов являются одними из самых маленьких и включают всего четыре и десять генов, соответственно. Через несколько лет, в г. X значительно большего размера, содержащий уже около 0 известных и предсказанных генов 4. Через лег была опубликована последовательность хромосомы III дрожжей 4, а уже в г. Грамотринательной бактерии i i . Затем были отссквснированы геномы бактерии ii и архебактсрии ii . С появлением полных и частичных последовательностей геномов разных организмов началось развитие сравнительной геномики области науки по анализу и сравнению геномов организмов, принадлежащих к разным видам. Первая работа по сравнению геномов, содержащих более 0 генов каждый, была проведена в г. Появление в г. В г. Кроме открытых академических исследований появилось множество биотехнологических компаний, ссквенирующих геномы как в рамках открытых, так и в рамках закрытых коммерческих проектов. База данных i . На момент написания этой работы, согласно , уже 7 геномов были определены полностью, а геномы архей, прокариот и 5 эукариот были ссквенированы частично. Из них в открытой базе данных , были доступны полностью определенные геномы для архей и 6 бактерий и неполные геномы для 3 архей и 5 бактерий. Одной из основных задач сравнения геномов разных организмов является функциональная аннотация генов, и, соответственно, базовым объектом в таких исследованиях является ген и кодируемый им белок. Основным подходом при функциональной аннотации генов является сравнение последовательности исследуемого гена белка с последовательностями генов белков из разных баз данных. К наиболее крупным и часто используемым банкам данных относятся II, и 4, кроме того, широко используются белковые банки данных i и . Для осуществления поиска родственных последовательностей в банках данных были разработаны программные комплексы i i 2, 3 и 1. Поиск родственных генов белков чаще всего заключается в построении выравнивания нуклеотидных белковых последовательностей, которое позволяет выявить консервативные области повышенного сходства. В общем случае, выравнивание последовательностей это такой способ взаимного расположения последовательностей, при котором наблюдается максимальное количество совпадений аминокислотных остатков или нуклеотидов. Большинство сисгем оценок качества выравнивания биологических последовательностей основывается на вероятностной матрице оценки пар выравненных аминокислот, которая позволяет определить эволюционную предпочтительность одних замен над другими. Таким образом, каждой парс выравненных аминокислотных или нуклеотидных остатков присуждается некоторый вес оценка. В общем случае, вес данной пары остатков тем выше, чем более они похожи. Предположение о том, что мутации в разных позициях последовательности происходят независимо друг от друга, которое в первом приближении справедливо для последовательностей ДНК и белков, позволяет сделать вывод о том, что вес полученного выравнивания будет являться суммой весов всех выравненных пар остатков данного выравнивания с учетом штрафов за вставки и делении. И чем выше вес полученного выравнивания, тем, следовательно, выше степень сходства выравниваемых биологических последовательностей. В настоящее время существует множество разнообразных методов выравнивания последовательностей. Так, различают выравнивания парные выравнивание двух последовательностей и множественные выравнивание трех и болсс последовательностей локальные базирующиеся на поиске локального сходства и глобальные выравнивающие последовательности целиком. Алгоритмы локального выравнивания используюгся, в частности, в программном комплексе 2, 3 и в программном пакете 1.