АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Размер геномов медицински значимых микроорганизмов

Классификация генов. Основной единицей наследственности, ответственной за формирование какого-либо элементарного признака, является ген, совокупность которых формирует генотип. В соответствии с международной номенклатурой, название генов происходит от кодируемых ими признаков и его сокращают тремя малыми буквами латинского алфавита. Аналогичные гены, присутствующие у разных видов микроорганизмов, обозначают путем добавления к названию заглавной буквы латинского алфавита (гены, контролирующие разложение лактозы у разных видов бактерий- lac Z, lac Y), аллельные варианты генов, встречающихся у представителей одного вида микроорганизмов, обозначают добавлением цифрового индекса, соответствующего порядковому номеру измененного нуклеотида (lacZ 195). Гены подразделяются на структурные и функциональные в зависимости от их роли в клетке. Структурные гены детерминируют первичную структуру белков бактерий и могут быть классифицированы на две большие группы:

1. Гены «домашнего хозяйства»:

а) гены, отвечающие за биохимические процессы в клетке (метаболизм аминокислот, углеводов, энергии, липидов, ко-факторов и витаминов, сложных углеводов и липидов, нуклеотидов);

б) гены, отвечающие за биологические процессы клетки (подвижность клеток, обработку информации из внешней среды, транспорт веществ через мембраны, сигнальную трансдукцию, обработку генетической информации, репликацию и репарацию, развитие и деградацию, транскрипцию, трансляцию).

2. Гены добавочных/вспомогательных функций: а) вирулентности; б) устойчивости к антибиотикам; в) деградации редких субстратов (углеводородов нефти, пластфикаторов, хлорфенолов и т.д.).

В составе первичной структуры ДНК микроорганизмов могут находиться следующие компоненты:

1. Простые повторяющиеся последовательности (SSR) – состоят из 2 – 6 нуклеотидов, которые могут много раз в тандеме повторяться, например, ЦAT ЦAT ЦAT.

2. CpG мотивы. Богатые гуанином и цитозином последовательности нуклеотидов. Чаще встречаются в начале гена. Распознаются Toll-like рецепторами клеток иммунной системы. Обладают стимулирующим действием на B-лимфоциты, моноциты, макрофаги, дендритные клетки и опосредованно на естественные киллеры. В геноме человека так же встречаются CpG мотивы, но в метилированном состоянии, и потому не обладают иммуностимулирующим эффектом.

В последнее время расшифрована первичная структура ДНК многих микроорганизмов, что требует дальнейшего анализа информации, закодированной в ней. Описание структурных компонентов генома и их функций получило название аннотирование генома, которое включает:определение границ, расположения, функций генов и механизмов их регуляции, положение промоторов, содержание Г + Ц, положение CpG островков, геномных повторов, определение плотности генов, положения транспозонов, IS элементов, тРНК и рРНК генов.

Рис 1. Генетические карты генома Thermoanaerobacter tengcongensis

Плазмиды. Генетические признаки микроорганизмов могут кодироваться не только бактериальной хромосомой, но плазмидами. Плазмиды – это внехромосомные факторы наследственности, представляющие собой небольшие кольцевые двухцепочечные молекулы ДНК, которые располагаются в цитоплазме и способны к автономной репликации. В плазмидах закодирована информация необходимая для репликации плазмид в бактериях, а также информация о дополнительных признаках, сообщающих бактериям преимущества в тех или иных условиях обитания и в стрессовых ситуациях. В одной клетке может быть несколько плазмид, совокупность которых называют плазмотипом. Например, Borrelia burgdorferi B31 содержит 17 плазмид общим размером сравнимым с геномным - 0,53 х 10⁶ п.о. (против 0,91 х 10⁶ п.о. в геноме). Плазмиды могут интегрировать в бактериальную хромосому, тогда их называют эписомами. Репликация плазмид начинается со связывания с итероном (место старта репликации) инициирующего репликацию белка.

Плазмиды классифицируют на несколько групп в зависимости от:

1. Размера: большие, средние, малые (космиды).

2. Способности вызывать конъюгацию бактерий: 1) конъюгативные, которые имеют относительно большие размеры и содержат информацию, необходимую для автономной репликации и переноса ДНК реципиенту; 2) неконъюгативные, которые не способны запускать конъюгацию; они могут передаваться реципиенту при наличии в клетке есть конъюгативные плазмиды.

3. Способности к репликации в одной клетке: совместимые и несовместимые.

4. Кодируемого фенотипического эффекта:

a. Фертильности – F плазмиды.

б. Бактериоциногении – Сol-плазмиды (ColE1, ColE2). Кодируют продукцию бактериоцинов - антибиотикоподобных веществ, обладающих бактерицидным действием в отношении близкородственных видов микроорганизмов. Встречаются у представителей нормальной микрофлоры человека с частотой 1:1000 клеток.

c. Резистентности – R-плазмиды. Обуславливают устойчивость или множественную устойчивость к антибиотикам, солям тяжелых металлов, УФ излучению (плазмиды R100, RP 4). Как правило, являются конъюгативными. Состоят из двух участков: 1) Фактора переноса устойчивости, или RTF, содержащего гены репликации и переноса в клетку реципиента; 2) R-детерминанты, содержащей гены или транспозоны резистентности.

д. Вирулентности (плазмиды LT2, K88). Кодируют продукцию энтеротоксинов, фимбрий.

е. Биодеградации — D-плазмиды. Обеспечивают расщепление сложных субстратов (углеводородов нефти и т.д.).

ж. Криптические. Фенотипический эффект не установлен.

Плазмиды участвуют в генетических перестройках, обеспечивают горизонтальный переносе генов, используют в качестве векторов в генной инженерии.

Дата добавления: 2015-12-16 | Просмотры: 492 | Нарушение авторских прав