In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2

The aims – to find of gvp-clasters in the genome of S. globisporus 1912-2. Methods. The programs BLASTN were used for in silico analysis of the S. globisporus 1912-2 contigs library. Results. Two gvp-clusters in the library of S. globisporus 1912-2 chromosome fragments were found. One gvp-cluster...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2015
Автор: Поліщук, Л.В.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2015
Назва видання:Фактори експериментальної еволюції організмів
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177548
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:НазваниеIn silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2 / Л.В. Поліщук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 325-329. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-177548
record_format dspace
spelling irk-123456789-1775482021-02-17T01:25:58Z In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2 Поліщук, Л.В. Аналіз та оцінка генетичних ресурсів The aims – to find of gvp-clasters in the genome of S. globisporus 1912-2. Methods. The programs BLASTN were used for in silico analysis of the S. globisporus 1912-2 contigs library. Results. Two gvp-clusters in the library of S. globisporus 1912-2 chromosome fragments were found. One gvp-cluster was localized on Contig 264, the second cluster – on Contig 756 and Contig 781. Both gvp-clusters contain 10 genes in traditional order for streptomycetes cluster: gvpO - A - F - G - Y - Z - J - L - S - K. Conclusions. In silico analysis of the primary structures of two S. globisporus 1912-2 gvp-clusters did not find significant homology in their nucleotide sequences, therefore we could suggest that they were orthologous or significant changes in their primary structures occurred as a results of mutations after duplication. Keywords: Streptomyces globisporus 1912-2, gvp-claster, homology, chromosomal DNA. 2015 Article НазваниеIn silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2 / Л.В. Поліщук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 325-329. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 2219-3782 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177548 579.873.71 : 577.113.4 : 004.9 uk Фактори експериментальної еволюції організмів Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Аналіз та оцінка генетичних ресурсів
Аналіз та оцінка генетичних ресурсів
spellingShingle Аналіз та оцінка генетичних ресурсів
Аналіз та оцінка генетичних ресурсів
Поліщук, Л.В.
In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2
Фактори експериментальної еволюції організмів
description The aims – to find of gvp-clasters in the genome of S. globisporus 1912-2. Methods. The programs BLASTN were used for in silico analysis of the S. globisporus 1912-2 contigs library. Results. Two gvp-clusters in the library of S. globisporus 1912-2 chromosome fragments were found. One gvp-cluster was localized on Contig 264, the second cluster – on Contig 756 and Contig 781. Both gvp-clusters contain 10 genes in traditional order for streptomycetes cluster: gvpO - A - F - G - Y - Z - J - L - S - K. Conclusions. In silico analysis of the primary structures of two S. globisporus 1912-2 gvp-clusters did not find significant homology in their nucleotide sequences, therefore we could suggest that they were orthologous or significant changes in their primary structures occurred as a results of mutations after duplication. Keywords: Streptomyces globisporus 1912-2, gvp-claster, homology, chromosomal DNA.
format Article
author Поліщук, Л.В.
author_facet Поліщук, Л.В.
author_sort Поліщук, Л.В.
title In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2
title_short In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2
title_full In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2
title_fullStr In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2
title_full_unstemmed In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2
title_sort in silico пошук gvp-кластерів streptomyces globisporus 1912-2
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 2015
topic_facet Аналіз та оцінка генетичних ресурсів
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/177548
citation_txt НазваниеIn silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2 / Л.В. Поліщук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2015. — Т. 17. — С. 325-329. — Бібліогр.: 7 назв. — укр.
series Фактори експериментальної еволюції організмів
work_keys_str_mv AT políŝuklv insilicopošukgvpklasterívstreptomycesglobisporus19122
first_indexed 2025-07-15T15:42:34Z
last_indexed 2025-07-15T15:42:34Z
_version_ 1837728168326201344
fulltext ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 325 In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces Globisporus 1912-2 П ол іщ ук Л .В . Газові вакуолі були здебільш знайдені у водних прокаріот як фото-, так і хемотрофних (пурпурних, сірчаних, зелених бактерій, дея- ких ціанобактерій і клостридій та ряду інших). Плавучість їх регулюється шляхом зміни чис- ла та розміру аеросом. Протеїни, що утворюють мембрани газової вакуолі кодуються кластером gvp-генів. Наприклад, у штаму Halobacterium sp. NrC-1 gvp-кластер містить 14 генів, а gvp-клас- тер штаму Pseudoanabaena sp. PCC6901 – 4 гени [1, 2]. Неочікуванно у багатьох ґрунтових мікро- організмів (у тому числі і актиноміцетів) за допо- могою in silico аналізу первинної будови їх хро- мосом було виявлено кластери gvp-генів. Однак у представників данної родини відсутні ендоци- топлазматичні включення такого різновиду як аеросоми. Функції данних протеїнів у стрепто- міцетів становлять великий інтерес для науков- ців. Встановлено, gvp-кластери актиноміцетів, наприклад, стрептоміцетів включають до 10 ге- нів [1, 3]. Матеріали і методи Досліджували бібліотеку контигів, що міс- тять інформацію про первинну будову 1438 фраг- ментів тотальної ДНК штаму S. globisporus 1912-2. Визначення нуклетидних послідовно- стей фрагментів тотальної ДНК стрептоміце- ту було проведено акредитованою компанією «BaseClear» (Лейден, Голандія) у 2013 році. В ро- боті наводяться результати in silico аналізу кон- тигів 264 (7468 пн), 756 (5821 пн) та 781 (2520 пн). gvp-Гени локалізовані на їх фрагментах: Contig 264 – 1582–7132 пн (5551 пн), Contig 756 – 2889–5821 пн (3084 пн), Contig 781 – 303–2519 пн (2218 пн). Використана інформація з Інтернет баз сер- веру NCBI «Nucleotide» та «Genome» [4]. In silico аналіз (метод попарного вирівнювання) нуклео- тидної будови ДНК стрептоміцетів проводили з допомогою пакету програм BLaSTN 2.2.31+: megablast та discontiguous megablast [5]. Вико- ристали налаштування програми BLaSTN за за- мовчуванням. В іn silico аналізі бібліотеки кон- тигів S. globisporus 1912-2 у якості реперних ви- © ПОЛІЩУК Л.В. користовували послідовності 21 gvp-кластеру 11 стрептоміцетів (табл. 1). Результати та обговорення Наявність аеросом встановлено майже у 50 родів 5 класів царства The Bacteria. Була встанов- лена будова їх gvp-кластерів та функції більшо- сті gvp-генів [1, 2]. Однак, завдяки прогресу у царині комп’ю- терних технологій та методів визначення нуклео- тидної будови ДНК, було виявлено кластери gvp-генів у ґрунтових мікроорганізмів, у яких ае- росоми не виявлені, наприклад, у стрептомице- тів, бацил, кишкових паличок. Крім того, вста- новлено, що мутанти S. coelicolor a3(2), які втра- тили обидва gvp-кластери мають здатність до флотації у рідких середовищах [1]. Як повідомлялося раніше, для вивчення первинної будови хромосоми S. globisporus 1912- 2 було створено бібліотеку контигів, що включа- ла 1438 фрагментів, молекулярний розмів яких становив від 358 пн (Contig 1421) до 75588 пн (Contig 2). Сумарний молекулярний розмір усіх контигів становить 7,125 мпн [6]. При аналізі іn silico бібліотеки контигів S. globisporus 1912-2 було виявлено наявність послідовностей, гомологічних реперним послі- довностям gvp-кластерів (табл. 1) на 3 контигах S. globisporus 1912-2 (Contigs 264, 781 та 756) (табл. 2). У таблиці 2 здебільшого представлені послідовності, для яких поріг відсіву (E-value) становть 0. Виняток – S. scabiei 87.22, для якого E-value = 2е-122. Встановлено, що фрагменти послідовно- стей контигів 756 та 781 гомологічні послідов- ностям одних і тих же реперних gvp-кластерів (табл. 2). Однак, наприклад, послідовність кон- тигу 756 гомологічна фрагменту gvp3-кластеру S. avermitilis Ma-4680 2861440 пн – 2864626 пн (гени gvpK,S,L,J,Z,Y), а послідовність контигу 781 гомологічна фрагменту 2864925 пн – 2867124 пн (гени gvpY,G,F,a,O) (рис. 1). У той час, як по- слідовність (1585 – 7130 пн) Contig 264 гомоло- гічна послідовності усіх 10 генів gvp2-кластеру S. albus DSM 41398 (7687341 – 7693045 пн). УДК 579.873.71 : 577.113.4 : 004.9 ПОЛІЩУК Л.В. Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, Україна, ДО3680, Київ МСП, вул. Академіка Заболотного, 154, e-mail: LVPolishchuk@ukr.net IN SILICo ПОШУК gvp-КЛАСТЕРІВ sTREPTomycEs GloBisPoRus 1912-2 326 ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 Поліщук Л.В. Таблиця 1 gvp-Кластери стрептоміцетів, що були використані як реперні Штами стрептоміцетів Посилання в GenBank Локалізація gvp-кластерів, пн S. coelicolor a3(2) фрагм.25/29 aL939128.1, 296500 пн 23830-29188 S. coelicolor a3(2) фрагм. 3/29 aL939106.1, 314100 пн 101016-106218 S. lividans TK24 CP009124.1, 8345283 пн 1316696-1322048 7676311-7681459 S. avermitilis Ma-4680 = NBrC 14893 Ba000030.3, 9025608 пн 746752-750848 2307611-2312879 2861430-2867207 S. scabiei 87.22 FN554889, 10148695 пн 1952635-1958115 4318447-4323402 S. pratensis aTCC 33331 CP002475.1, 7337497 пн 300816-306378 Streptomyces sp. PaMC26508 CP003990.1, 7526197пн 7201966-7207300 Streptomyces sp. Sirexaa-E CP002993.1, 7414440 пн 7274383-7280090 S. albus DSM 41398 CP010519.1, 8384669 пн 4428226-4432827 7687287-7693052 S. albus J1074 CP004370.1, 6841649 пн 5038209-5043486 S. venezuelae aTCC 10712 Fr845719.1, 8226158 пн 411040-416610 7502637-7506707 S. rapamycinicus NrrL 5491 CP006567.1, 12700734 пн 1909544-1913233 3056067-3059885 4928360-4931998 9184485-9187989 Таблиця 2 Гомологія нуклеотидної будови фрагментів ДНК s. globisporus 1912-2 та реперних послідовностей стрептоміце- тів* Показники гомології первинної будови послідовностей ДНК стрептоміцетів (Query) Contig 264 (1582-7132 пн) Contig 781 (303-2519 пн) Contig 756 (2389-5821 пн) S. albus DSM 41398 CP010519.1 (7687341-7693045 пн) Id. - 72% Q.c. - 96% S. avermitilis Ma-4680 Ba000030.3 (2864925 - 2867124 пн) Id. - 75% Q.c. - 86% S. avermitilis Ma-4680 Ba000030.3 (28614400 -2864500 пн) Id. - 73% Q.c. - 98% S. venezuelae aTCC 10712 Fr845719.1, (411060-416553 пн) Id. - 71% Q.c. - 90% S. pratensis aTCC 33331 CP002475.1 (304109 - 306275 пн) Id. - 74% Q.c. - 99% S. pratensis aTCC 33331 CP002475.1 (300816 - 303869 пн) Id. - 73% Q.c. - 97% S. scabiei 87.22 FN554889, (4318832-4323394 пн) Id. - 74% Q.c. - 55% S. sp. PaMC26508 CP003990.1 (7201978 -7204055 пн) Id. - 74% Q.c. - 95% S. sp. PaMC26508 CP003990.1 (7204289-7207300 пн) Id. - 73% Q.c. - 97% Streptomyces sp. Sirexaa-E CP002993.1 (7274464 -7276662 пн) Id. - 72% Q.c. - 99% Streptomyces sp. Sirexaa-E CP002993.1 (7276987-7280090 пн) Id. - 72% Q.c. - 97% П р и м і т к и: Id. – ідентичність нуклеотидної будови послідовностей ДНК стрептоміцетів, Q.c. (Query cover – по- криття запросу), * – попарне вирівнювання проводили програмою bl2seq: discontiguous megablast. ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 327 In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2 S. scabiei 87.22 відсутній gvpL-ген, а в gvp2-клас- тері S. venezuelae aTCC 10712 (7502637 пн – 7506707 пн) gvpY- та Z-гени локалізовані перед gvpО-геном. Крім того, встановлено, що ряд ге- нів у gvp-кластерах стрептоміцетів є паралогіч- ними (gvpА-gvpJ-gvpS та gvpF-gvpL) [1, 2, 7]. Наш in silico аналіз показав, що обидва клас- тери gvp-генів S. globisporus 1912-2 мають кла- сичну будову як по кількості генів, так і по їх по- рядку у кластері: gvpO - a - F - G - Y - Z - J - L - S - K. за літературними данними, іn silico аналіз послідовностей gvp-кластерів одного і того ж штаму стрептоміцета, виявив, що, як загалом по- слідовність цих кластерів, так і окремих їх генів не є ідентичними за нуклеотидною будовою [1]. Так, ідентичность 2 gvp-кластерів S. coelicolor a3(2) становить 72 %, однак гомологічними є тільки 27 % довжини послідовності. Однак знайдена значна гомологія первинної будови gvp-кластерів різних штамів стрептоміцетів: так 98 % довжини gvp-кластера S. coelicolor a3(2) на фрагментi 3/29 (aL939106.1 – 101016-106218 пн) є ідентичними на 99 % gvp2-кластеру S. lividans TK24 (CP009124.1 – 7676311-7681459 пн). Наш іn silico аналіз показав, що окремі по- слідовності gvp-кластерів S. globisporus 1912-2 мають значну гомологію, однак довжина гомоло- гічних фрагментів не перевищує 30 % загальної довжини кластеру (табл. 3). In silico аналізом (megablast) показана іден- тичність ряду окремих невеликих фрагментів 3 досліджуваних контигів S. globisporus 1912- 2. Так, виявлена гомологія кількох фрагментів Contig 264 та Contig 756, найбільші з яких у (від- повідно 533 пн та 773 пн) гомологічні gvpZ-ге- нам. Довжина gvpZ-гена S. venezuelae aTCC 10712 становить 1140 пн, а gvpZ-ген S. avermitilis Ma-4680 – 1131 пн. Встановлено, що ідентичні між собою фрагменти в послідовностей Contig за даними літератури, у більшості просікве- нованих хромосом стрептоміцетів було виявлено gvp-кластери [1, 3, 7]. Встановлено, що стрепто- міцетна хромосома може включати до 4 gvp-клас- терів. Наприклад, у штаму S. pratensis aTCC 33331 виявлено 1 gvp-кластер (локалізований на фрагменті 2300816 пн – 306378 пн), а у шта- му S. rapamycinicus NrrL 5491 – 4 gvp-кластер (1909544 пн – 1913233 пн, 3056067 пн – 3056378 пн, 4928360 пн – 4931998 пн, 9184485 пн – 9187989 пн). Показано, що у актиноміцетів кількість клас- терів gvp-генів у хромосомі корелює з її довжиною. Так, довжина хромосоми штаму S. rapamycinicus NrrL 5491 (GenBank CP002475.1) становить 7337497 пн, а штаму S. rapamycinicus NrrL 5491 (CP006567.1) – 12700734 пн. Цікавим є те, що в хромосомі S. griseus subsp. griseus NBrC 13350 (aP009493, 8545929 пн) не було виявлено жодно- го gvp-кластеру [4]. Виявлений найбільший фраг- мент S. griseus в 387 пн (6635477-6635863 пн), по- слідовність якого ідентична на 76 % послідовно- сті gvpO-гена (4428226-4428651 пн) S. albus DSM 41398 (90 %). Протеїн BaG2248 (156 aa) детермі- нує стресовий протеїн aSP23 [4, 5]. Нами встановлено наявність послідовно- сті 2 gvp-кластерів на хромосомі S. globisporus 1912-2. Сумарний молекулярний розмір усіх 1438 контигів бібліотеки становив 7125 тпн. Од- нак ми вважаємо, що бібліотека містить інфор- мацію відносно менше, ніж 90 % нуклеотидної послідовності хромосоми мікроорганізму, тому можливa наявність у хромосомі 3 gvp-кластеру. за даними літератури gvp-кластери стрепто- міцетів можуть містити до 10 генів (наприклад, обидва gvp-кластери S. coelicolor a3(2)) [1, 7] . Показано, що послідовність генів у більшо- сті кластерів стрептоміцетів мають подібний по- рядок: gvpO, a, F, G, Y, Z, J, L, S, K. У той же час зареєстровані випадки відсутності окремих gvp-генів та відмінної їх послідовності в класте- рі. Так, в gvp2-кластері (4318447 пн – 4323403 пн) Рис. 1. Локалізація гомологічних послідовностей контигів S. globisporus 1912-2 (756 та 781) відносно генів gvp3-кластеру S. avermitilis Ma-4680 328 ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 Поліщук Л.В. Обидва gvp-кластери S. globisporus 1912-2 міс- тять по 10 генів і мають традиційний для стреп- томіцетів порядок їх у кластері: gvpO - A - F - G - Y - Z - j - L - S - K. Показано, що тільки не- великі послідовності gvp-кластерів S. globisporus 1912-2 мають достатню гомологію. Висновки Встановлена наявність двох gvp-кластерів у хромосомі S. globisporus 1912-2, що містять по 10 генів і мають традиційний для стрептоміцетів порядок їх у кластері: gvpO - A - F - G - Y - Z - j - L - S - K. Кластери gvp-генів S. globisporus 1912- 2 не мають значної взаємної гомології нуклео- тидної будови послідовностей, тому можна вва- жати їх ортологічними чи припустити, що стали- ся значні зміни їх первинної будови в наслідок мутацій після дуплікації. 264 та Contig 781 (відповідно 132 пн та 164 пн) є частиною gvpА-генів. gvpА-ген S. venezuelae aTCC 10712 має довжину 438 пн, а gvpА-ген S. avermitilis Ma-4680 – 471 пн (рис. 2). Відсутність значної гомології нуклеотид- ної будови різних gvp-кластерів одного і того ж мікроорганізму (наприклад, S. coelicolor a3(2), S. lividans TK24 чи S. globisporus 1912-2) надає можливість припускати, що значні зміни їх пер- винної будови сталися після дуплікації в наслі- док мутацій чи ортологічність їх походження. Таким чином, у бібліотеці контигів тоталь- ної ДНК S. globisporus 1912-2 було виявлено 3 контиги (264, 756 та 781), на яких містилися 2 gvp-кластери. Один з gvp-кластерів локалізова- ний на фрагменті Contig 264 (1582–7132 пн), дру- гий кластер – на фрагментах 2 контигів (Contig 756 – 2889-5821 пн та Contig 781 – 303-2519 пн). Рис. 2. Локалізація гомологічних послідовностей контигів 756 та 781 S. globisporus 1912-2 відносно генів gvp-кластеру Contig 264 Таблиця 3 Гомологія послідовностей gvp-кластерів s. globisporus 1912-2* Query \ Subject Contig 264 Contig 756 Contig 781 Contig 264 100 % Id. 69 %, Q.c. 16 % Id. 80 %, Q.c. 6 % Contig 756 Id. 69 %, Q.c. 37 % 100 % 0 % Contig 781 Id. 80 %, Q.c. 16 % 0 % 100 % П р и м і т к и: Id. – ідентичність нуклеотидної будови послідовностей ДНК стрептоміцетів, Q.c. (Query cover – по- криття запросу), * – попарне вирівнювання проводили програмою bl2seq: megablast. ISSN 2219-3782. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2015. Том 17 329 In silico пошук gvp-кластерів Streptomyces globisporus 1912-2 ЛІТЕРАТУРА 1. van Keulen G., Hopwood D.a., Dijkhuizen L., Sawers r.G. Gas vesicles in actinomycetes: old buoys in novel habitats? // Trends Microbiol. – 2005. – 13, N 8. – P. 350–354. 2. Pfeifer F. Distribution, formation and regulation of gas vesicles // Nat. rev. Microbiol. – 2012. – 10, N 10. – P. 705–715. 3. Walsby a.E., Dunton P.G. Gas vesicles in actinomycetes? // Trends Microbiol. – 2006. – 14, N 3. – P. 399–400. 4. The National Center for Biotechnology Informatin [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ nucleotide/ та http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/. 5. The National Center for Biotechnology Informatin [Електронний ресурс]. – Режим доступу: http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast. cgi BLaSTN (bl2seq: megablast, discontiguous мegablast). 6. Полищук Л.В., Мацелюх Б.П. рРНК-гены актиномицетов, гомологичные генам рРНК-кластеров Streptomyces globisporus 1912-2 // Фактори генетичної еволюції організмів. – 2014. – 14. – С. 129–133. 7. Karoonuthaisiri N., Weaver D., Huang J., Cohen S.N., Kao C.M. regional organization of gene expression in Streptomyces coelicolor // Gene. – 2005. – 353, N 1. – P. 53–66. POLISHCHUK L.V. Zabolotny Institute of Microbiology and Virology of Natl. Acad. Sci. of Ukraine, Ukraine, 03680, Kyiv, Akademika Zabolotnogo str., 154, е-mail: LVPolishchk@ukr.net IN SILICo SEACHING OF sTREPTomycEs GloBisPoRus 1912-2 GVP-CLASTERS The aims – to find of gvp-clasters in the genome of S. globisporus 1912-2. Methods. The programs BLaSTN were used for in silico analysis of the S. globisporus 1912-2 contigs library. Results. Two gvp-clusters in the library of S. globisporus 1912-2 chromosome fragments were found. One gvp-cluster was localized on Contig 264, the second cluster – on Contig 756 and Contig 781. Both gvp-clusters contain 10 genes in traditional order for streptomycetes cluster: gvpO - a - F - G - Y - Z - J - L - S - K. Conclusions. In silico analysis of the primary structures of two S. globisporus 1912-2 gvp-clusters did not find significant homology in their nucleotide sequences, therefore we could suggest that they were orthologous or significant changes in their primary structures occurred as a results of mutations after duplication. Keywords: Streptomyces globisporus 1912-2, gvp-claster, homology, chromosomal DNa.