Mažiausia genoma buvo perskaityta • Aleksandras Markovas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Genetika, biologija

Perskaitykite mažiausią genomą

"Listoblashki" buvo nuostabių simbiontų – bakterijų su mažiausiu genomu pasaulyje (nuotraukos iš hortipm.tamu.edu) savininkams.

Bakterija Carsonella, tarpinių ląstelių lapų vabzdžių simbiote, pasirodė esąs mažiausio genomo tarp visų gyvų organizmų savininkas, neskaitant virusų. Jo genomoje yra tik 159,662 bazių poros, ty tris kartus mažesnė už ankstesnį "įrašą" nepriklausomiems organizmams ir yra panašus į ląstelinių organelijų genetą – mitochondrijas. "Carsonella" išlaiko tik 182 genus, koduojančius baltymus. Didelė dalis šių genų yra atsakinga už aminorūgščių sintezę, kurios reikalaujama priimančiojo vabzdžio.

Naujausią žurnalo numerį paskelbė Japonijos ir Amerikos mokslininkų grupė. Mokslas apie skaitymą mažiausio pasaulio genomo. Bakterija pasirodė esanti genetinės degradacijos rekordu Carsonellagyvenantis lapų plokštelių ląstelėse (Psyllidae) – mažų vabzdžių tipo vabzdžių, kurie tiekia tik augalų sultys. Kaip ir kiti vabzdžiai (pvz., Paukščiai ir putpelės), po šio labiau nei kuklios dietos, lankstinuke buvo bakterijų pagalbininkai, kurie sintezė reikiamas medžiagas tiems, kurie nėra augalų sultyse, pirmiausia amino rūgštyse.Arba galbūt būtų teisingiau sakyti, kad sėkmingas simbiozė pasirodė esminis veiksnys, leidžiantis lankstinukams (ir kitiems vabzdžiams) pereiti prie šėrimo grynomis daržovių sultimis. "Carsonella" priklauso gama proteobakterijų grupei, kaip ir daugelis kitų ląstelinių vabzdžių simbiontų. Akivaizdu, kad žarnyno bakterijos buvo visų šių simbionų protėviai (žr. "Bugs pašarų savo palikuonis su naudingomis bakterijomis", Elements, 2006 m. Spalio 13 d.).

Kaip ir kiti intracellular simbiontai, carellė turi tris būdingus genetinio skilimo požymius: 1) genomo mažėjimą dėl beveik visų be kodo DNR segmentų ir reikšmingos genų dalies praradimo; 2) staigios DNR ir A bei T dominavimas DNR ir C, 3) greita molekulinė evoliucija, tai yra padidėjęs DNR pasikeitimas serijos kartose.

Pirmame ir antrame taškuose "Carsonella" sulaužė visus ankstesnius įrašus (žr. Pav.). Jo genomas yra tris kartus mažesnis nei archobekterijų Nanoarchaeum equitanskuri gyvena hidroterminėse spyruose ir parazituojanti kitą archeą – Ignicoccus – ir viena iš bakterijų rūšių Buchnera, intraląsteliniai simbionto amarai.Šiuose dviem prokaritais genomo dydis yra 450-490 tūkst. Bazinių porų (kbp), anksčiau jie buvo laikomi genetinio supaprastinimo įrašais. "Carsonella", kurio 160 kb. palieka konkurentus gerokai atsilieka.

Genų dydis ir G + C procentas 358 skaitytose prokariotinių genomų. Mėlynieji taškai – vidinės ląstelės vabzdžių bakterijų simbiontai Buchnera, Blochmannia, Wigglesworthia ir Baumannia (kai kuriais atvejais buvo skaitoma keleto tos pačios rūšies bakterijų štamų genoma), geltonos yra kitos bakterijos, o žalia – archeos. Apatinis dešinysis bakteriocitas Pachypsylla venustaužpildytas bakterijomis Carsonella (vijų konstrukcijos). Pav. iš straipsnio į Mokslas

Šis atvejis rodo, kad intracellular simbiontų genomo gali būti supaprastintas beveik iki visiško išnykimo, kaip tai atsitiko su mitochondrijomis, kurios taip pat kartais buvo simbiozinės bakterijos. Mitochondrijų genomas yra panašus į automobilelių genomą. Tipiški mitochondrijų genomų dydžiai: 40-100 kb. mažesniuose eukariotuose 200-400 kb augaluose, 15-20 kb. gyvūnams.

Savaime suprantama, kad "Carsella" negali gyventi ne šeimininko ląstelėse ir perduodama tik vertikaliai – nuo motinos iki jos vaikų (pvz., Mitochondrijų).Autoriai pažymi, kad "Carsell" konservuoti genai yra nepakankami, kad išlaikytų savo gyvenimą net ir atsižvelgiant į tai, kad ji gali mėgautis visais intracellular egzistavimo privalumais. Akivaizdu, kad specializuotos šeimos ląstelės – bakteriocitai – gana tiksliai remia simbionų gyvenimą. Autoriai net prisipažįsta, kad daugelis "Carsella" protėvių prarastų genų buvo perkelti į priimančiojo genomą, kur jie ir toliau veikia, tiekiant bakterijai reikalingas medžiagas iš išorės. Tai kas atsitiko su mitochondrijų protėvių genais.

Šaltinis: Atsushi Nakabachi, Atsushi Yamashita, Hidehiro Toh, Hajime Ishikawa, Helen E. Dunbar, Nancy A. Moran, Masahira Hattori. Bakterijų Endosymbiont Carsonella 160-kilobazės genomas // Mokslas. 2006. V. 314. P. 267.

Taip pat žiūrėkite:
Bedbugs pašarų savo palikuonis su naudingomis bakterijomis, Elements, 2006 m. Spalio 13 d.

Aleksandras Markovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: