Физическая и генная карта фрагмента генома Corynebactetium glutamicum ATCC 13032 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Боринская, Светлана Александровна

• Боринская, Светлана Александровна
• кандидат биологических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Боринская, Светлана Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Словарь использованных терминов

Введение

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Структура прокариотических геномов

1.1. Карты бактериальных геномов

1.2. Размеры и топология геномов

1.3. GC-состав геномов

1.4. Структуры, связанные с репликацией

1.5. Выявление ORF и определение функций белка

1.6. Интроны и интеины

1.7. Паралогичные и ортологичные гены

1.8. Сравнение геномов

1.8.1. Кластеры ортологичных генов

1.8.2. Минимальный набор генов

1.9. Некоторые группы генов

1.9.1. Гены экологической спцефичности

1.9.2. Гены вирулентности. Островки патогенности

1.9.3. Гены рестриктаз

1.9.4. Мобильность

1.9.5. Транспорт

1.10. Повторяющиеся последовательности

1.11. Оперонная организация генов бактерий

1.12. Изменение структуры бактериальных геномов в процессе функционирования и в эволюции

2. Физическое картирование геномов бактерий

2.1. Получение макрорестрикционных карт бактериальных

геномов

2.2. Конструирование энциклопедий генов

2.2.1. Конструирование библиотек генов

2.2.2. Формирование энциклопедий

2.2.2.1. Построение физической карты генома на основе рестрикционного анализа клонов

2.2.2.2. Построение физической карты на основе гибридизационного анализа клонов

2.2.2.3. Картирование генов при помощи гибридизации с синтетическими олигонуклеотидами

2.3. Секвенирование целых геномов

3. Коринебактерии как объект молекулярно- генетических исследований

3.1. Размер генома коринебактерий

3.2. Плазмиды и фаги коринебактерий

3.3. Метилирование и рестрикция

3.4. Введение ДНК в клетки коринебактерий

3.5. Клонирование и секвенирование генов коринебактерий

3.6. Картирование генома С.фйатюит АТСС13032

4. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

5.1. Конструирование и анализ представительности

космидной библиотеки С. ^1и1ат\сит АТСС13032

5.1.1. Конструирование космидной библиотеки

5.1.2. Рестрикционный анализ рекомбинантных космид и определение представительности библиотеки

5.1.3. Гибридизационный анализ рекомбинантных космид

гибридизции

5.1.3.2. Контроль результатов гибридизации с помощью рестрикционного анализа космид

5.1.3.3. Выявление космид, соответствующих клонированным генам С.фйатХсит АТСС13032

5.2. Гибридизационное картирование фрагмента хромосомы С^Матгсит АТСС 13032 с помощью панели клонов

5.2.1. Схема построения контига

5.2.2. Выявление групп космид, соответствующих уникальным генам коринебактерии

5.2.2Л. Выбор олигонуклеотидных зондов

5.2.2.2. Гибридизация олигонуклеотидных зондов с панелью клонов

5.2.2.3. Сравнение результатов картирования генов на

панели клонов и макрорестрикционной карте

5.2.3. «Шагание» по хромосоме С.%1Шатжит АТСС 13032

5.3. Построение космидного контига области генома С^Шатгсит АТСС13032

5.4.Генная карта участка хромосомы С.%1гйат1сит АТСС13032

6. ВЫВОДЫ

Список литературы

Приложение 1. Размеры рестрикционных фрагментов

240 рекомбинантных космид

Приложение 2. Результаты гибридизации рибозондов с панелью

космидных клонов

СЛОВАРЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ТЕРМИНОВ

Генетическая карта - графическое представление порядка следования мутаций и растояний между ними, определенных и указанных в единицах рекомбинации.

Физическая карта - графическое представление порядка следования маркеров, выявляемых на молекуле ДНК физическими методами. Физическими маркерами, например, являются участки молекулы ДНК, узнаваемые и расщепляемые рестриктазой; участки молекулы ДНК, гомлогичные фрагментам-зондам и выявляемые при гибридизации. Расстояние между физическими маркерами определяется в парах нуклеотидов.

Генная карта - карта, полученная при определении местоположения генов на физической карте.

Рестрикционная карта - вид физической карты, на которой указаны расстояния между соседними сайтами расщепления ДНК определенной рестриктазой. Маркерами этой карты являются рестрикционные фрагменты определенного размера (обычно до 20 т.п.н.). Рестрикционой картой является также карта, на которой указан порядок следования сайтов для разных рестриктаз.

Макрорестрикционная карта - рестрикционная карта, построенная при использовании крупнощепящих рестриктаз (узнающих участок 8 п.н.). Размер фрагментов в этом случае достигает десятков и сотен т.п.н.

Рестрикционный портрет - характеристика молекулы ДНК по набору рестрикционных фрагментов, размер которых определяют на электрофореграмме, не составляя рестрикционой карты.

PFGE (pulsed field gel eletrophoresis) - электрофорез в пульсирующем электрическом поле. Метод разделения крупных (до 10 млн.п.н.)

фрагментов ДНК, не разделяемых при использовании электрического поля постоянного направления.

Библиотека генома - набор клонированных фрагментов ДНК, представляющих весь геном или его часть.

Эквивалент генома - такое количество рекомбинантных клонов, суммарная длина вставок в которых равна длине генома исследуемого направления.

Представительная библиотека генома - такая библиотека, в которой представлен каж-дый участок генома организма с вероятностью не меньше заданной (обычно Р> 99%).

Справочная библиотека - библиотека, клоны которой хранятся упорядоченно и могут быть высеяны в воспроизводимом порядке. Обычно эти клоны хранят в иммунологических плашках и высевают специальным репликатором - щеткой с иглами, по числу и расположению соответствующим лункам иммунологической плашки.

Панель клонов - нитроцеллюлозный или нейлоновый фильтр, на который упорядочено высеяна библиотека клонов.

Контиг (от английского contiguous - непрерывный ) - набор клонированных фрагментов ДНК, непрерывно перекрывающих в известном порядке часть генома. Вид физической карты, в которой маркерами являются клонированные фрагменты.

Энциклопедия клонов - контиг, перекрывающий весь геном исследуемого организма.

Космида - плазмида, в которую встроен cos-еайт фага лямбда. Используют в качестве вектора для клонирования фрагментов ДНК размером ~ 40 т.п.н.

Зонд - меченая (флуоресцентно или радиоактивно) молекула ДНК или РНК, используемая для выявления комплементарных ей последовательностей непосредственно в геноме или в наборе

представляющих его фрагментов. Размер зонда может составлять от нескольких нуклеотидов (олигонуклеотидный зонд) до миллионов нуклеотидов (рекомбинантные молекулы YAC). Паралогичные гены -гомологичные гены внутри одного генома,

произошедшие путем дупликации предкового гена. Ортологичные гены - гомологичные гены в геномах разных организмов, являющиеся продуктом эволюции одного и того же гена в геноме общего предка этих организмов. COG (Cluster of Ortologous Genes) - кластер ортологичных генов, представляет собой группу уникальных генов-ортологов из геномов разных организмов или группу ортологов, каждый из которых представлен в геноме отдельных организмов несколькими генами-паралогами.

ORF (Open Reading Frame) - открытая рамка считывания. Представляет собой потенциальный белок-кодирующий участок и выявляется при анализе секвенированых фрагментов. Более или менее протяженный участок нуклеотидной последовательности, не содержащий стоп-кодонов в данной рамке считывания.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Физическая и генная карта фрагмента генома Corynebactetium glutamicum ATCC 13032»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации.

СогупеЬаЛепит ^Ыаписит АТСС 13032 относится к группе глутамат-продуцирующих бактерий, широко используемых для промышленного получения аминокислот, среди которых в настоящее время наибольшее значение имеют имеют глутаминовая кислота, фенилаланин и лизин. Так, мировой объем производства лизина составляет 100 тысяч тонн в год.

Бактерия С^кйаписит безопасна в экологическом отношении. Значимость С^кйттсит для биотехнологического производства аминокислот вызывает рост числа публикаций, посвященных разработке систем клонирования и генетическому изучению объекта. В связи с этим актуальной задачей является обеспечение доступности всех генов, связанных с биосинтезом аминокислот. Источником таких генов могут являться фрагменты генома коринебактерии, клонированные в векторах большой емкости - космидах .

Важнейшей целью молекулярно-генетической характеристики коринебактерии является сиквенс генома этого организма. Один из этапов на пути к сиквенсу, выполнение которого актуально сейчас, это создание представительногй клонотеки генома С.^Шатгсит, и получение контига рекомбинантных молекул ДНК. Космиды, включенные в контиг, явятся оптимальным набором матриц для секвенирования генома С^Шаписит.

Данная работа проводилась в рамках ГНТП "Геном человека" и являлась модельной для освоения комплекса методов создания космидных контигов, перекрывающих фрагменты генома размеров в сотни тысяч пар нуклеотидов. Проведение пилотных экспериментов по созданию контигов и генной карты на геноме бактерии, который в 100 раз меньше генома человека, также определяло актуальность данной работы.

Целями работы явилось: 1) Выявление рекомбинантных космид, содержащих гены биосинтеза аминокислот С.^гйатгсит; 2) создание физической карты части генома С^Ыаппсит АТСС 13032 в виде контига рекомбинантных космид и тем самым проверка достижимости построения контига космид в рамках существующих и разработанных в процесе выполнения данной работы методов, оборудования и компьютерных программ; 3) построение генной карты С^Шстисит АТСС 13032 на основе полученного контига. Для этого было необходимо решить следующие задачи:

создать и охарактеризовать представительную библиотеку генов С.^1Шат1сит АТСС 13032;

выявить перекрывающиеся космидные клоны и сконструировать контиг на их основе;

установить в данном контиге локализацию генов, связанных с биосинтезом аминокислот.

Данная диссертационная работа по физическому картированию генома выполнялась в рамках ГНТП "Геном человека" и являлась пилотным проектом для перехода к картированию протяженных участков генома человека.

Научная новизна и практическая значимость работы

Получена и охарактеризована представительная космидная библиотека генов С^Шаткит АТСС 13032. Освоен комплекс методов и продемонстрирована пригодность использованного подхода для картирования фрагментов генома размером более полумиллиона пар нуклеотидов. Данный подход в дальнейшем был использован в лаборатории анализа генома ИОГен РАН для картирования протяженных участков генома человека.

Выявлены группы космид, соответствующие 8 генам, контролирующим различные этапы биосинтеза аминокислот, и генам рРНК. Характерная

для генома бактерий кластерная организация функционально родственных генов делает выявленные группы космид удобным источником генов, функционально связанных с локализованными генами. В частности, это создает основу для выявления новых генов, участвующих в процессах биосинтеза аминокислот.

Построен контиг рекомбинантных космид, перекрывающий -600 т.п.н. (20%) генома C.glutamicum АТСС 13032. На основе полученной физической карты построена генная карта данной области генома. Установлен порядок следования 6 генов и 3 кластеров генов рРНК: rrn, git A, ilvA, aecD,aceB, rrn, rrn, lysC, asd и оценены расстояния между ними. Разрешающая способность карты составляет 7 т.п.н.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из следующих разделов: введения; обзора литературы, посвященного строению бактериальных геномов и подходам к их изучению; описания методов и материалов; результатов и их обсуждения; выводов и двух приложений, включает 23 рисунка и 11 таблиц. Список цитированной литературы содержит 178 наименований.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на семинарах лаборатории анализа генома ИОГен РАН.

Основные результаты работы опубликованы в двух статьях.

1. Структура прокариотических геномов

Микроорганизмы составляют большую часть биомассы планеты, и их вклад в биологическое и генетическое разнообразие жизни на Земле превышает 90% . Они составляют основу жизни, являясь основными производдителми кислорода, плодородия почвы, находясь в основе пищевых цепей гетеротрофных организмов [Olsen С., WoeseC., 1996].

До конца 1970 гг. все живые организмы делили на две группы -прокариоты и эукариоты. Появление сиквенсов рРНК привело к делению мира живого на три царства [Woese C R., Fox G.E., 1977]. Прокариоты были разделены на две группы: истинные бактерии (Eubacteria) и архебактерии (Archaebacteria, Archaea). В связи с этим Карл Вуз предложил ввести таксон более высокий, чем царство, и назвал его домен (domain). Каждый домен содержит два и более царств: эукариоты - царства животных, растений, грибов, археи -царства Euiyarchaeota (включают метаногенные архебактерии) и Crenarchaeota (экстремальные термофилы, видимо, наиболее близкие к предковым формам) [Woese C.R., Kandier О., Wheelis M.L., 1990].

Предполагалось, что архебактерии ближе к эукариотам, чем к эубактериям. Однако, сравнение последовательностей геномов показало, что, вопреки ожиданиям, многие генные продукты архей оказались сходны с бактериальными, а не с эукариотическими. Учитывая, что некоторая часть архебактериальных белков, особенно относящиеся к транскрипции и трансляции, более близки к эукариотным формам, можно полагать, что эукариоты были результатом химерического слияния эубактерий и архебактерий [Koonin, 1997]. Предполагается, что последний общий предок бактерий и архей был также последним общим предком для всех

остальных форм жизни, хотя происхождение эукариот еще далеко от окончательного установления [Doolitlle, 1998 ].

В данном обзоре мы рассмотрим структуру геномов прокариот (эубактерий и архебактерий) на основе данных генетического и физического картирования, в том числе нуклеотидных последовательностей полных геномов.

Установление последовательности нуклеотидов является конечной целью структурного анализа генома. Сравнение полных нуклеотидных последовательностей геномов разных организмов позволяет ответить на ряд вопросов: Имеется ли общий для всех организмов базовый набор генов? Можно ли рассматривать какой-либо организм как модельный? Возникли ли геномы ныне живущих микроорганизмов за счет дарвиновской эволюции генетического материала от предков к потомкам и каков вклад горизонтального переноса этого матерала в эволюции? Каковы эволюционные отношения основных доменов жизни?

Разработанные методы анализа полных геномов позволяют теоретически реконструировать биохимические пути ^охарактеризованного организма по представленности тех или иных ферментативных функций, исходя из нуклеотидной последовательности его генома и структурного сходства между его генными продуктами и белками с известной функцией [Koonin E.V., Mushegian A.R. 1996]. Однако пока полной последовательности генома нет в руках исследователя, нельзя быть уверенным, что какие-то функционально или иным образом связанные гены не остались за сценой.

Кроме понимания фундаментальных молекулярных процессов, лежащих в основе жизни, секвенирование геномов имеет и практические применения. Например, определение того, какие именно метаболические пути и шунты имеются у патогенных

бактерий, может помочь в выборе антибиотиков для целевого воздействия именно на данного возбудителя, не затрагивающего нормальную микрофлору. Выявление новых метаболических путей может помочь созданию новых антибиотиков [Ouzounis et al., 1996].

1.1. Карты бактериальных геномов

Исторически первыми картами геномов были генетические карты, а переход к сиквенсу сопровождался построением карт все более высокого разрешения.

Первые генетические карты бактериальных хромосом были получены в 50-60х гг. при исследовании явлений конъюгации, трансдукции и трансформации у бактерий. В геноме Escherichia coli было идентифицировано 99 локусов и установлено их положение на генетической карте, которая оказалась кольцевой [Taylor, Thoman, 19 64]. Немного позже была опубликована карта генома Salmonella typhimurium, содержавшая 133 локуса [Sanderson, Demerec, 1965?} (Рис. 1).

Генетические карты были единственным видом карт геномов всех бактерий, вплоть до 1984 г., когда стало возможно применить пульс-электрофорез для построения макрорестрикционной (физической) карты геномов.

Чисто генетические карты имеют несколько недостатков. Генетические карты дают расстояния , измеряемые в единицах, производных от частоты рекомбинации, и соотношение генетических единиц и физических (измеряемых в числе пар нуклеотидов) отличаются в разных участках генома. Например, физические расстояния, эквивалентыне 1% рекомбинационной карты E.coli,

ile met B,F i Iva А,В, \(metE? C,D

arg A,C,F,H serB

Jhi (purD.H) <°sp)

thr D.C, А, В руг A ara

leuD,C,B,A,0

azi л_г (Р22)" pan A,B,C

I /(fimfargD

cys A met С

эег А' I У5 А"

argB cys C,D,' H, I,J

40.5'

(phl)^

pur С,I gua A

purG tyr

(aroE) his E,F,A,H,BtC,D,GtO,

SALMONELLA TYPHI MURIUM AUGUST, 1963

Рис. 1. Начало сравнительного анализа бактериальный геномов: сопоставлении генетических карт Е.соИ и & ¡урЫтипит, проведенное М. Демерецом в ёО-х гг. (из личного архива Д.М.Гольдфарба).

s & '

варьируют от 33 до 60 т.п.н., поскольку суммарная частота рекомбинации определяется действием нескольких систем, некоторые из которых сайт-специфичны и чувствительны к горячим точкам рекомбинации [Smith and Kolodner, 1988].

Кроме того, генетические карты могут давать ошибочное представление о топологии генома. Так, генетически линейная хромосомная карта Caulobacter crescentus оказывается физически кольцевой, с проксимальными (несцепленными) маркерами, разделенными 40 т.п.н. Это генетическое разделение приписывается горячей точке рекомбинации в Тег районе [Ely et al., 1990].

С конца 70-х гг. получили развитие методы физического картирования геномов. Карта генома, маркеры которой выявляются физическими методами (рестрикционные или клонированные фрагменты ДНК) называется физической картой генома. На основе полученных физических карт определение локализации генов оказывается значительно более быстрым и менее трудоемким, чем построение генетической карты традиционными методами с использованием рекомбинационного анализа. Карту, полученную в результате определения местоположения генов на физической карте, называют генной, в отличие от традиционной генетической карты, показывающей порядок следования мутаций, расстояние между которыми определяется в единицах рекомбинации по результатам скрещиваний мутантных организмов.

1. 2. Размеры и топология геномов

Пятьдесят лет назад все хромосомы считались линейными. Но в 1956 г. Жакоб и Вольман [ Jacob, Wollmann , 1956] предложили кольцевую модель бактериальной хромосомы, которая позже получила подтверждение [Cairns J.s 1963] и считалась общепринятой

до появления метода прямого анализа физической структуры хромосом - электрофореза в агарозном геле под действием электрического поля периодически меняющегося направления -электрофореза в пульсирующем поле (pulsed field gel electrophoresis, PFGE) [Schwartz and Cantor, 1984] (см ниже описание метода).

Использование PFGE привело к изменению представлений о бактериальных геномах. Неожиданным для исследователей оказалось открытие линейной хромосомы размером 1 Mb у Borrelia burgdorferi,, возбудителя клещевого спирохетоза [Baril et al., 1989; Ferdows and Barbours, 1989]. Некоторые бактерии кроме одной кольцевой хромосомы имеют еще один или более репликонов, для которых нет общепринятого названия. Дополнительные репликоны называют хромосомами или мегаплазмидами в зависимости от их размера, содержания существенных генов и вкуса авторов [Fonstein, На-zelkorn, 1995; Koltso, 1997; Прозоров, 1995; Прозоров, 1998]. Состав геномов некоторых бактерий приведен в таблице 1. Размер генома у различных бактерий колеблется от 580 т.п.н. у Micoplasma genitalium [Fraser et al., 1995 ] до 9500 т.п.н. для Myxococcus xanthus [Chen et al.,1991]. Для E.coli размер генома составляет 4,6 т.п.н. (молекулярная масса около 3 х 109 D, а длина молекулы - около 1,5 мм) [Trevors J.T., 1996]. Размеры 16 прокариотических геномов, определенные по полной нуклеотидной последовательности, приведены в табл. 2.

К январю 1999 г. опубликованы полные нуклеотидные последовательности геномов 12 бактерий, 4 архебактерий и 2 эукариотических организмов - S.cerevisiae (см. табл. 2) и C.elegans. Несколько десятков проектов секвенирования полных геномов идут по всему миру (см. табл. 3). Проекты секвенирования геномов

прокариот включают представителей всех основных таксонов [Коошп, М^Ъе^ап, КисИ, 1996; 1^ре, 1996].

Табл. 1. Состав геномов бактерий по [Ко^о, 1997].

Бактерия Геном

Escherichia coli 1 кольцевая хромосома

Agrobacterium tumefaciens C58 1 линейная хромосома; 1 кольцевая хромосома; 2 плазмиды

Bacillus cereus F0836 76 1 кольцевая хромосома 1 мегаплазмида

Brucella meiitensis 2 кольцевых хромосомы

Leptospira interrogans 1 кольцевая хромосома; 1 мегаплазмида

Rhizobium meliloti 1 кольцевая хромосома; 2 мегаплазмиды

Rhodobacter sphaeroides 2 кольцевых хромосомы

Rhodococcus facians 1 линейная хромосома линейная ллазмида

Streptomyces ambofaciens 1 линейная хромосома

Streptomyces lividans 66 1 линейная хромосома; линейные плазмиды

Табл. 2. Характеристики геномов, определенные по их нуклеотидной последовательности. (голубым отмечены архебактерии, синим - эукариоты)_____

Видовое название Размер генома в п.н. % кодир ПС % GC Количество Характеристика (для термофилов указана Тоат.) Лит.

ORF Rrn-one-ронов Генов тРНК

Mycoplasma genitalium 580.070 89.7 32 479 1 33 Воабудитель УГИ, грам+ Fräser et а!., 1997

Mycoplasma pnemoniae 816.394 88.7 40 677 1 33 Возбудитель пневмонии, грам+ Himmelreich et al., 1996

Borrelia burgdorferi 910.725 (линейная хромосома) + до 20 плазмид, 11 секв. (всего 533.000 п.н.) 93 28,6 23,628,1 853 + 430 2 34 Возбудитель клещевого спцрохетоза (болезнь Лайма). Хозяева: грызуны, иксодовые клещи, человек Fräser et al., 1997

Chlamidia trachomatis 1.042.519 +плазмида 7493 41,3 894 2 Возбудитель трахомы и УГИ Stephens et al., 199S

Rickettsia prowazekii 1.111.523 76 29,1 834 1 33 Возбудитель тифа Andersson et al., 1998

Treponema pallidum 1.138.006 92,9 52,8 1041 2 44 Возбудитель сифилиса Fräser et al.,1998

Aquifex aeoliticus . 1.551.335 плазмида 39.456 (2 копии) 93 43,4 36,4 1512 32 2 44 Хемолитотроф, микроаэрофил 85° Deckert et al., 1998

Helicobacter pylori 1.667.867 91,0 39 1590 2 36 Вызывает язвенную болезнь, гастрит Tomb et al., 1997

Methanococcus jannaschii 1.660.000 плазмиды: 58.000 16.000 31,4 28,2 28,8 1738 44 12 2 37 анаэроб, метаиоген, обитает в глубоководных термальных источниках, 85° Butt et al.,1996

Pyrococcus horikoshii 1.738.505 90,7 41.9 2061 1 46 Гипертермофил, анаэроб 98° Kawarabayasietal., 1998

Methanobacterium thermoautotropliicum 1.751.377 1855 2 39 65° Smith D.R. et al., 1997

Haemophilus influenzae 1.830.137 38 1073 2 42 Грам—, Возбудитель отитов, ОРЗ, менингитов Fleischmann et al.,1996

Archeoglobus fulgidus 2.178.400 92,2 48,5 2436 1 46 термофил, метаболизирует серу 83е Klenketal., 1997

Synechosytis sp. PCC6803 3.573.470 87 3168 2 42 Фотосинтезирующая. цианобактерия Kaneko etal., 1996

Bacillus subtilis 4.214.810 87 43,5 4100 10 Грам+ , автотроф Kunst et al., 1997

Mycobacterium tubercolosis H37Rv 4.411.529 91 65,6 4000 1 45 Возбудитель туберкулеза,грам+. Время генерации - 24 ч. Cole et al., 1998

Escherichia coli К-12 4.639.221 88,6 50,8 4288 7 88 Грам- энтеробактерия автотроф Blattner et al., 1997

Saccharomyces cerevisia 12.068.000 (16 хромосом) 5885 + 390 кетрансл Эукариот Clayton et al., 1997

Табл. 3. Список ведущихся проектов секвенирования геномов бактерий (В) и архебактерий (А) [www.tigr.org].

MuKpoopraiiHJM Штамм Домен Размер генома (Mb) Дата ожидаемой публикации

Actinobacittus acünomycetemconätans В 2.2

Bartonella henselae Houston 1 В 2.00 1999

Bordetella pertussis Tohama I В 3.88

Campylobacter jejuni NCTC Ш68 в 1.70

Caulobacter crescentus в 3.80

Chlamydia pneumoniae в 1.00

Chlamydia trachomatis mouse pneumonitis в 1.00

Cidorobiiun tepidum TLS в 2.10

Clostridium acetobutylicum ATCC 824 в 4.1

Deinococcus radiodurans R1 в 3.00 1998

Dehaiococcoides ethenogenes в ?

Desulfovibrio vulgaris в 1.70

Enterococcus faecalis в 3.00 1999

Francisella tularensis schu4 в 2.00

Halobacterium sp. NRC-1 А 2.50

Halobacterium salinarium А 4.0

Legionella pneumophila В 4.10

Listeria monocytogenes EGD-e В 3.00 2000

Mycobacterium avium Please read В 4.70 2000

Mycobacterium leprae В 2.80

Mycobacterium tuberculosis CSU#93 (clinical isolate) В 4.40 J 998

Mycoplasma mycoides subsp. mycoidesSC PG1 В 1.28 1999

Neisseria gonorrhoeae в 2.20

Neisseria meningitidis MC58 в 2.30

Neisseria meningitidis serogroup A strain Z2491 в 2.30

Porphyronwnas gingivalis W83 в 2.20 1999

Pseudomonas aeruginosa PAOl в 5.90

Pseudomonas putida в 5.00

Pyrobacfdum aerophilum А 2.22

Pyrococcus furiosus А 2.10

Rhodobacter capsulatus SB1003 В 3.70 1998

Salmonella typhimurium в 4.50

ShewaneUa putrefacieus MR-1 в 4.50

Staphylococcus aureus в 2.80

Streptococcus pneumoniae type 4 В 2.20 1998

Streptococcus pyogenes В J.98

Streptomyces coelicolor A3(2) В 8.0

Sulfolobus solfataricus A 3.05

Thermoplasma acidophilum A 1.7

Thermotoga maritima MSB8 В 1.80 1998

ThiobadUus ferroxidans В 2.90

Treponema denlicola В 3.00

Trypanosoma b. iiiodesiense TREU 927/4 Е 35

Ureaplasma urealyticum serovar 3 В 0.75 1998

Vibrio cholerae serotype 01, Biotype H Tor, strain №6961 В 2.50 1998

Xylella fastidiosa 8.1.b clone 9.a.5.c В 2.00 2000

Yersinia pestis CO-92 Biovar Orien talis В 4.38

1.3. СС-состав геномов.

GC состав прокариотических геномов колеблется от 23 до 72% [Riley М„ 1989].

В геномах некоторых бактерий - Escherichia coli, Mycoplasma genitalium, Bacillus subtilis и в меньшей степени Haemophilus influenzae, Mycoplasma pneumoniae и Helicobacter pylori - выявлено преимущественное присутстви G по сравнению с С в ведущей нити ДНК от ориджина репликации до ter-участка (рис. 2). Ассиметрия нуклеотидного состава не наблюдается ни у цианобактерии Synechocystis sp., ни в геномах архей Methanococcus jannaschii, Methanobacterium thermoautotrophicum и Archaeoglobus fulgidus. Подобная ассиметрия наблюдается также в геноме некоторых герпесвирусов человека. Ассиметрия может указывать на различия в репликативном синтезе ведущей и ведомой нитей, или может быть связана с различием в плотности генов на этих двух нитях, или с

Ter

Ori

г—1—1—I—1—1—1—1 Г"1 j 1 1 1 1 1 0 1,000,000 V""!'"!—[—1-1—1—1—1—1—1—I—[—1 1 1 1 1 ' 1 1 f 2,000,000 3,000,000 Position (base pairs) 11\f u AJV A iA^ /Vi AilA kn M A/V "'J'*" 1 1 1 1 1 1 4,000,000 /4M f\ J

fjyttoy,.. Ï 1 \ j VVf yn Vynr \ Wr\f «V. . A AIJIAV A ». A JA Ail^vV/V Y V Mr

^S^VvVAvyV yW V^w vVv/ y vv . V >VyvVYrVv'w ^' " "Y 1 yy« yv w ^»Avwv

ширм ipiiif If 1Ш1|шм111И(1тнш|1 f 1 'HifPi If II Ulli11 JMJÜ W 'i11 111/1'!, ilffi11 1 H immiii ißif ииа up

i n ff г TP Iii lifrif llfn irlTf t ш II III HUI HD 1 ifn in 1Ш IIUIIII eiiiiiiiitii пмш llillOTEiiil ll illlMISl!1 Willi №11 II »II UM illlliwilllit/l 1111 f 1 IJ 1! 1, J" I1 1 ' I1!1 1' 'II 1 1 II '11 'l'DMJ1 i P iTf ГГпТГ Hl II III» III II 1ЙИШВ II

11 1 И Г 1 1 i f I ii f 1 1 t 1 um im ü iiinjiiiii Ultimi liuli Iii i «Iii 11 Hu! um Iii iiliniiii Iis ii i t 111 V ПГГ Tir II

mit и 1 inn mu H * H ш m il 1 tii um пн ш lim Ii in ill mm im is im im in im IÜIII iiiiii IN in IIIIIII in шит miiüi in iiüi

il II Iii Ku III llilffliill ш1Ш Illl. III —m—L-u—1—:-4- min iiiiiii iiiiiii ii iiiiiii Htm iiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiriii -1-1-:-r—-1-r— IIWlI IUI Iii Illl 11 1 ii

1 1 ■ » /-1--Т-Ч- 1 1 -L__-1-Illl -- 1 1.....1 ,i .....а,

1 riii 1 II „ , 1 . i

1 1 « ■ M -,-1- 1

1 1 1 1 1 1 1-1-1-.- i 1

1 1 1 .,i Iii Ii 1

1 1 '•.... 1 1

Заключение диссертации по теме «Генетика», Боринская, Светлана Александровна

6. Выводы.

1. Сконструирована космидная библиотека генома коринебактерии Corynebacterium glutamicum АТСС 13032 - исходного штамма для продуцентов лизина и других аминокислот. Рекомбинантные космиды поддерживаются в клетках E.coli в составе вектора Loristó. Общее количество упорядоченно сохраняемых клонов («справочная библиотека") составляет 565.

2. Определены размеры EcoRV фрагментов ДНК 240 рекомбинантных космид. Средний размер вставки в космидах составил 38 т.п.н. Представительность справочной библиотеки составялет 7 эквивалентов генома. Вероятность отсутствия какого-либо участка генома по причинам статистического характера - 1%.

3. В сконструированной библиотеке выявлены группы космид, соответствующие 9 генам С.glutamicum АТСС 13032, контролирующим этапы биосинтеза аминокислот (gltA, ilvA, aecD, асеВ, lysC, asd, pheA, aroA G, thrA2-thrB), и генам pPHK. Данные группы космид являются удобным источником материала для поиска генов, функционально связанных с использованными генами-зондами

4 Создан кон гиг рекомбинантных космид, перекрывающий одну пятую неси хромосомы í'.i'fiilainniini A'f'CC LWJJ. Копии iimcci протяженность не менее 600 т.п.н и содержит одну брешь. Минимальный набор космид, перекрывающих картированную область, составляет 24 космид.

Определено положение 81 гибридизационного зонда (11 олигонуклеотидных зондов и 70 рибозондов). Таким образом, построена физическая карта фрагмента генома С.glutamicum АТСС 13032 с разрешением 7 т.п.н. Карта фрагмента является наиболее подробной среди опубликованных к настоящему моменту.

5. На основе космидного контига построена генная карта, в которую входят 6 генов и три кластера генов рРНК. Исследованные гены расположены в следующем порядке: гт, glíA, НуА, аесО, асеВ, ггп, ггл, iy.sC, анй.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Боринская, Светлана Александровна, 1999 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бескровная О.Ю., БукановН.О., ОкороковА.Л., Фонштейн М.Ю., Янковский Н.К.. Клонирование и изучение генов C.glutamicum, комплементирующих мутации ilvA, thrA2 E.coli. //Генетика, 1989, Т. 25(1), С. 49-57.

2. В.А.Геодакян. О структуре эволюционирующих систем. // Проблемы кибернетики. 1972. Вып. 25, С. 81-91.

3. Головлев Ё.Л. О старых проблемах новой систематики бактерий. // Микробиология, 1998, Т. 67 (2), С. 281-286.

4. Маниатис Т., Фрич Е., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М. : Мир, 1984. 294 с.

5. Миллер Дж. Эксперименты в молекулярной генетике. М.: Мир, 1976. 393 с.

6. Никольский Ю.В., Фонштейн М.Ю., Геринг В.Х., Янковский Н.К. Карiирокаиис генетических марксрои ( \)>ynchaclcnnin g/u(niiiu nin А ТСС13032 относительно элементов физической карты генома. //"Генетика, 1992, Т.28 (12), С.38-46.

7. Окороков А.Л., Буканов Н.О., Бескровная О.Ю., Ворошилова Э.Б., Гусятинер М.М., Грищенко В.Г., Янковский Н.К., Дебабов В.Г.Конструйрование новых векторов для глутамат-нродуцирующих бактерий. // Генетика, 1990, Т. 26 (4), С. 648-656.

8. Передельчук М.Ю., Буканов Н.О., Смирнов Ю.В., Ростова Ю.В., Федорова Н.Д., Окороков А.Л., Гусятинер М.М., Янковский Н.К. Клонирование генов asd и lysC Comyebacterium gluiamicum// Мол. iепс1.\гикр()Г)Нол. вирусол., [992, № 5-6, С. 25-27.

9. Прозоров A.A. Строение генома бактерий: единство или многообразие? // Генетика, 1995, Т. 31 (6), С. 741-752.

10. ПрозорОё A.A. Бактериальные геномы: нуклеоид, хромосома, нуклеотидйая карта. //Микробиология, 1998, Т. 67 (4), С. 437-451.

11. Тюрин М.В., Ворошилова Э.Б., Ростова ЮГ., Опарина Н.Ю., Гусятинер М.М. Электрический ответ внутренних мембранных структур клеток коринебактерий при электротрансформации. // Микробиология, 1998, Т. 67 (3), С. 338-344.

12. Фонштейн М.Ю., Нащекина О.О., Натканец А., Алешин В В., Бескровная 0,Ю„ Янковский Н.К., Дебабов В.Г. Клонирование и структурный анализ опер она рибосомных РНК Corynebac-terium glutamicum./^oioi. Акад. Наук СССР, 1989, Т. 308 (6), 1476-

Uli.

13. Янковский H.K. Конструирование и анализ клонотек геномов.// Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. ВИНИТИ, 1989, Т.16.

14. Alam J., Whitaker D.W.,Krogmann D.W., Curtis S.E. Isolation and sequence of the gene for ferredoxin I from the cyanobacterium АпаЬаепа sp.H J.Bacteriol., 1986, V.168, P. 1265-1271.

15. Andersson S.G.E., Zomorodipour A., Andersson J.O. Sicheritz-Ponten Т., Aismark U., Podowski R.M., Naslund A.K., Eriksson A.-S., Winkler H.H. Kurland Ch.G. The genome sequence of Rickettsia prowazekii and the origin of mitochondria. // Nature. 1998, V. 396 (6707), P. 133-140.

16. Batt C.A., Folleie M.T., Shin H.K., Yeh P., Sinskey D.J. Genetic engeneering of corineform bacteria. //Trends Biotechnoi., 1985, V. 3, P.305-3I0.

17. van Belkum, A., Scherer S., van Alphen L., Verbrugh H. Short-sequence DNA repeats in procatyoric genomes. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1998, V. 62 (2), P. 275-293.

IX. Bennei S.A., I.Ilmglon A.D., 1 auci A. Modem metabolism as palimpsest of the RNA world.// Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1989, V. 86, P. 70547058.

19. Blattner FR, Plunkett G 3rd, Bloch CA et al. The complete genome sequence of Escherichia coli K-12.// Science, 1997, V.277 (5331), P.1453-1474.

20. Blumenthal T, Spieth J. Gene structure and organization in Caenorhahditis elegans. // Curr. Opin. Genet. Dev., 1996, V.6 (6), 692698.

"4 Rorodovskv M . Koonin Г V . Rndd l< l; New ;>cnes in old sequence a alejw loi tuulm}>, yyuv:. it\ the Ь.нкчгМ ¡-viimiic // licmlr. Hioetiein

Sei., IW4, V. 19, |'.3()9-3I3.

22. Bryant D.A., de Lorimier R., Lambert D.H., Dubbs J.M., Stirewalt V.L., Stevens S.E. Jr., Porter R.D., Tarn J., Jay E. Molecular cloning and nucleotide sequence of the alpha and beta subunits of allophycocyanin from the cyanelle genome of Cyanophoraparadoxa.ll Proc. Natl. Acad. Sei. US A, 1985.V.82(10), P.3242-3246.

23. Bukanov,N.O., and Berg,D.E. Ordered cosmid library andhigh-resolution physical-genetic map of Helicobacter pylori strain NCTC11638.//

Mol.Microbiol., 1994, V.l 1, P.509-523.

24. Bult C.J.., White 0., Olsen G.J., Zhou L„ Fleischmann R.D., Sutton G.G., Blake J.A., FitzGerald L.M., Clayton R.A., Gocayne J.D.,

Kerlavage A.R., Dougherty B.A., Tomb J.F., Adams M.D., Reich C.I., Overbeek R., Kirkness E.F., Weinstock K.G., Merrick J.M., Glodek A., Scott J.L., Geoghagen N.S.M., Venter J.C. Complete genome sequence of the methanogenic archaeon, Methanococcusjannaschii.il Science, 1996 , V. 273(5278), P.1058-1073.

25. Cairns J. The bacterial chromosomce and its manner of replication as seen by autoradiography. // J. Mol. Biol, 1963, V.6, P.208-213.

26. Cantrell A., and Bryant D.A. Molecular cloning and nucleotide sequence of the psaA and psaB genes of the cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7002.//Plant Mol.Bioi., 1987, V.9,P.453-468.

27. Carrasco C.D., Buettner J.A., Golden J.W. Programmed DNA rearrangement of a cyanobacterial hupL gene in heterocysts.//Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1995, V. 92 (3), P.791-795.

28. Carrasco C.D., Golden J.W. Two heterocyst-specific DNA rearrangements of nif operons in Anabaena cylindrica and Nostoc sp. strain Mac. // Microbiology 1995 Oct;141 ( Pt 10):2479-87

29. Charlebois K.L.and St.Jean A. Supercoiling and map stability in bacterial chromosome. //J.Moi. EvoJ., 1995, V. 41, P.15-23.

30. Charter K., Hopewood G., et al. Gene cloning in Streptomyces I I Curr.Top.lmimmol., 1982, V.19,P.503-517.

31. Chen H.W., Kuspa A., Keseler I.M., and Shimkets,L.J. Physical map of theMyxococcusxanthuschromosome.il J.Bacteriol., 1991, V. 173, P.2109-2115.

32. Churcher C., Berks M., Bowman S., Buck D., Thomas K. Sequencing strategies.//in: ICRF Handbook of Genome Analysis. Spurr N.K., Young B.D., Bryant S.P. Eds. Blackwell Science. 1998.

33. Clayton R.A., White ()., keteluim K.A., Venlci J.C. 1 he lust genome from the third domain oflife. I I Nature. J 997. V. 387, P.459

35. Cole S.T. Why sequence the genome of Micobacterium tuberculosis? //Tubercle and Lung Disease, 1996, V. 77, P. 486-490.

36. Cole S.T., Brosch R., Parkhill J., Gernier T., Churcher C„ Harris D., et al. Deciphering the biology of Micobacterium tuberculosis from the complete genome sequence. //Nature. 1998. V.393 (6685,) P. 537-544.

37. Cooper A.A., Chen Y.J., Lindorfer M.A., Stevens T.H. Protein splicing of the yeast TFP1 intervening protein sequence: a model for self-excision.// EMBO J., 1993, V. 12, No 6, P. 2575-2583.

38. Cooper A. A., Stevens T.H. Protein splicing: self-splicing of genetically mobile elements at the protein level.// Trends Biochem. Sci., 1995, V. 20,

No 9, P.351-356.

39. Cordes C., Mockel B., Eggeling L., Sahrn H. Cloning, organization and functional analysis of ilvA, ilvB and ilvC genes from Corynebacterium glutamicum.il Gene, V. 112, P.113-116

40. Correia A, Martin JF, Castro JM. Pulsed-field gel electrophoresis analysis of the genome of amino acid producing corynebacteria: chromosome sizes and diversity of restriction patterns.//Microbiology, 1994, V. 140 ( Pt 10), P. 2841-2847.

41. Coulson,A., Sulston,J., Brenner,S., and Karn.J. Toward a physical map of the genome of the nematode Caenorhabditis elegans.il Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1986, V.83, P.7821-7825.

42. Crombach W.H.J. DNA base rations and DNA hybridization studies of coryneform bacteria, my cobacteria and nocardiae, P. 161-179. In: Coryneform bacteria. I.J.Bou sfield and A.G.Galley (eds.) Academic Press, London, 1978.

til

43. Danchin A. The Bacillus subtilis genome in silico/ZAbstr. of 9 International Conference on Bacilli. Lausanne, Switherland, July 15-19, 1997,P.77.

44. Daniels D„ Plunkett G., Burland V., Blattner F.R. Analysis sof the Escherichia coli genome: DNA sequence of the region from 84.5 to 86.5 minutes.// Science, 1992, V. 257, P. 771-778.

45. Daniels, D.L., Blattner, F.R. Mapping using gene encyclopaedias // Nature, 1987, V.325,P.831-832.

46. Daniels,D.L. Constructing encyclopedias of genomes, p.43-52.In K.Drlicaand M. Riley (ed.), The bacterial chromosome. American Society for Microbiologi, Washington,D.C. 1990.

47. Deckert G., Warren P.V., Gaasterland T., Young T., Lenox A.L., Graham D.E., Overbeek R., Snead M.A., Keller M., Aujay M., Hubert R., feldman R., Short J.M., Olsen G., Swanson R.V. The complete genome of the hypertermophilic bacterium Aquifex aeoliticus. //Nature, 1998, V. 392, P. 353-361.

48. De Lorimer R., Briant D.A., Porter R.D., Liu W.Y., Jay E., Stevens S.E., genes sfor the alfa and beta subunits of phycocyanin. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1984, V. 81, P. 7946-7950.

49. Derbyshire V., Wood D. W., Wu W., Dansereau J.T., Dalgaard J.Z., Belfort M. Genetic definition of a protein-splicing domain: functional mini-inteins support structure predictions and a model for intein evolution.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. No 21, P. 1146611471.

50. Devine K.M., Wolfe K. Bacterial genomes: TIGR in the tank. //Trends in Genet., 1995, V.ll(ll), P. 429-431.

51. Doolitle R.F., Feng D.F., Tsang S., Cho G., Little E. Determining divergence times of the major kingdoms of organisms with a protein clock. // Science, 1996, V. 271, P.470-477.

52. Doolittle R.F. Microbial genome opened up. //Nature, 1998, V. 392, P.339-342.

53. Eikmanns B.J., Kleinertz E., Liebl W., Sahm H. A family of Corynebacterium glutamicum/Escherichia coli shuttle vectors for cloning, controlled gene expression, and promoter probing.// Gene. 1991. V. 102 (1), P. 93-98

54. Eikmanns B.J., Thum-Schmitz N., Eggeling L., Ludtke K.U., Sahm H. Nucleotide sequence, expression and transcriptional analysis of the Corynebacterium glutamicum gltA gene encoding citrate synthase. //Microbiology 1994 Aug;140 ( Pt 8): 1817-28

55. Eisenbach M., Margolin Y., Ravid Sh. Excitatoiy signaling in bacterial chemotaxis. In: Sensing and response in microorganisms. Eds M.Eisenbach and M.Balaban, Elsevier Science Publishers B.V. (Biomed. Div.), 1980.

56. Ely, B., Ely, T.W., Gerardot,C.J., and Dingwall A. Circularity of the Caulobacter crescentus chromosome determined by pulsed field gel electrophoresis.//J.Bacteriol., 1990, V.172,P.1262- 1266.

57. Ferdows,M.S., and Barbour,A.G. Megabase-sized linear DNA in the bacterium Borrelia burgdorferi, the Lyme disease agent,//Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1989, V. 86, P. 5969-5973.

58. Fitch W.M. Distinguishing homologous from analogous proteins. // Syst. Zool. 1970. V. 19, P. 99-106.

59. Fleischmann R.D., Adams M.D., White O., Clayton R.A., Kirkness E.F., Kerlavage A.R., Butt C.J., Tomb J.F., Dougherty B.A., Merrick J.M., et al. Whole-genome random sequencing and assembly of Haemophilus influenzae Rd.// Science, 1995, V.269(5223), P. 496-512.

60. Follettie M.T., Peoples O.P., Archer J., Sinskey A.J., Metabolic engineering of corynebacteria. In: Helsot H., Davies J., Florent J. (eds) Proc. 6th Intl Simposium on Genetics of Industrial Microorganisms. Societe Francais de Microbiologic, Strasbourg, 1990, P. 315-325.

61. Fonstein, M., and Haselkorn, R. Chromosomal structure of Rhodobacter capsulatus strain SB 1003: cosmid encyclopedia and highresolution physical and genetic map.//Proc. Natl. Acad. Sci.USA, 1993, V. 90, P.

2522-2526.

62. Fonstein, M., and Haselkorn, R. Physical mapping of bacterial genomes. // J. Bacteriol., 1995, V.177, P. 3361-3369.

63. Forterre P., Bergerat A., Lopez-Garcia P. The unique DNA topology and DNA topoisomerases of hyperthermophilic archaea.// FEMS Microbiol. Rev. 1996. V. 18. No 2-3, P. 237-248.

64. Fräser C.M., Cocayne J.D., White O. et al. The minimal gene complement of Mycoplasma genitalium. Science, 1995. V. 270 (5235). P.397-403.

65. Fräser C.M., Casjens S., Huang W.M., Sutton G.G., Clayton R., Lathigra R., White O., Ketchum K.A., Dodson R., Hickey E.K., Gwinn M., Dougherty B., Tomb J.F., Fleischmann R.D., Richardson D., Peterson J., Kerlavage A.R., Quackenbush J., Salzberg S., Hanson M., van Vugt R., Palmer N., Adams M.D., Gocayne J., Venter J.C. Genomic sequence of a Lyme disease spirochaete, Borrelia burgdorferi.!I Nature, 1997, V.390, P. 580-586.

66. Fräser C.M., Norris S.J., Weinstock G.M., White O., Sutton G.G., Dodson R., Clayton R., Venter J.C. et al. Complete genome sequence of Treponema pallidum, the syphilis spirochete. // Science, 1998, V. 281, P. 375-388.

67. Fräser C.M., Fleishmann R.D. Strategies for whole microbial sequencing and analysis//Electrophoresis, 1997, V. 18, P. 1207-1216.

68. Funke G., von Graevenitz A., Clarridge J.E. 3rd, Bernard K.A. Clinical microbiology of coryneform bacteria J/Clin. Microbiol Rev., 1997, V.10(l), P.125-159.

69. Gibson T.J., Rosenthal A., and Waterston R.H. Loristß, a cosmid vector with BamHI, NotI, Seal and Hindlll cloning sites and altered neomycin phosphotransferase gene expression.// Gene, 1987, V.53, P.283-286.

70. Gorbalenya A.E. Non-canonical inteins. // Nucleic Acids Res. 1998. V. 26. No 7, P. 1741-1748.

71. Hacker J., Blum-Oehler G., Muhldorfer I., Tschape H. Pathogenicity islands of virulent bacteria: structure, function and impact on microbial evolution. // Mol .Microbiol. 1997. V. 23. No 6, P.1089-1097.

72. Himmelreich R, Hilbert H, Plagens H, PirkI E, Li BC, Herrmann R. Complete sequence analysis of the genome of the bacterium Mycoplasma pneumoniae.!} Nucleic Acids Res 1996 Nov 15;24(22):4420-4449

73. Himmelreich R, Plagens H, Hilbert H, Reiner B, Herrmann R Comparative analysis of the genomes of the bacteria Mycoplasma

pneumoniae and Mycoplasma genitalium.// Nucl. Acids Res., 1997, V. 25(4), P. 701-712.

74. Hirata R., Ohsumk Y., Nakano A., Kawasaki H., Suzuki K., Anraku Y. Molecular structure of a gene, VMA1, encoding the catalytic subunit of H(+)-translocating adenosine triphosphatase from vacuolar membranes of Saccharomyces cerevisiae.H J. Biol. Chem. 1990. V. 265. No 12, P.6726-6733.

75. Hoheisel,J.D.,Maier,E.,Mott,R., McCarthy,L. et al. High resolution cosmid and PI maps spanning the 14-Mb genome of the fission yeast S.pombe./I Cell, 1993, V.73, P.109-120.

76. Holmes R.K., Barksdale L.Comparative studies with tox plus and tox minus corynebacteriophages. //J. Virol., 1970, V. 5(6), P. 783-784.

77. Huynen M.A., Bork P. Measuring genome evolution. // Proc Natl Acad Sei USA, 1998, V. 95 (11), P. 5849-5856.

78. Ibba M., Bono J.L., Rosa P.A., Soll D. Archaeal-type lysyl-tRNA synthetase in the Lyme disease spirochete Borrelia burgdorferi. // Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1997, V. 94 (26), P. 14383-14388.

79. Ibba M., Morgan S., Curnow A.W., Pridmore D.R., Vothknecht U.C., Gardner W., Lin W., Woese C.R., Soll D. A euryarchaeal lysyl-tRNA synthetase: resemblance to class I synthetases. // Science, 1997, V. 278 (5340), P.l 119-1122

80. Ikeda M, Katsumata R. A novel system with positive selection for the cliromosojnal integration of replicative plasmid DNA in Coiynebacterium glutamicum. it Microbiology, 1998, V.144 (Pt 7), P.1863-1868.

81. Italya M. An estimation of minimal genome size required for life.// FEBS Lett., 1995, V. 362, P. 257-260.

82. Jacob F Monod J. J Mol Biol 318-356 1961

83. Jacob F., Wollmann E.L. Recombination genetique et mutants de fertilite chez Escherichia coli. //Comptes rendus Academie des Sciences, 1956, V. 242, P. 303-306.

84. Jang K.H., Chambers P.J., Britz M.L. Analysis of nucleotide methylation in DNA from Corynebacterium glutamicum and related species.// FEMS Microbiol. Lett., 1996, V. 136 (3), P. 309-315.

85. Jetten M.S., Sinskey A.J. Recent advances in the physiology and genetics of amino acid-producing bacteria.//Crit. Rev. Biotechnol, 1995, V.15(l), P.73-103.

86. Kalinowski J., Bachmann B., Thierbach G., Puhler A. Aspartokinase genes lysC alpha and lysC beta overlap and are adjacent to the aspartate

beta-semialdehyde dehydrogenase gene asd in Corynebaclerium glutamicumJ/Mol Gen. Genet., 1990, V.224 (3), P.317-324.

87. Kane P.M., Yamashiro C.T., Wolczyk D.F., Neff N., Goebl M., Stevens T.H. Protein splicing converts the yeast TFP1 gene product to the 69-kD subunit of the vacuolar H(+)-adenosine triphosphatase // Science 1990.V. 250. No 4981, P. 651-657.

88. Kaneko T, Sato S, Kotani H, Tanaka A, Asamizu E, Nakamura Y, Miyajima N, Hirosawa M, Sugiura M, Sasamoto S, Kimura T, Hosouchi T, Matsuno A, Muraki A, Nakazaki N, Naruo K, Okumura S, Shimpo S, Takeuchi C, Wada T, Watanabe A, Yamada M, Yasuda M, Tabata S. Sequence analysis of the genome of the unicellular cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC6803. II. Sequence determination of the entire genome and assignment of potential protein-coding regions.// DNA Res., 1996, V.3(3), P. 109-136.

89. Kawarabayasi Y., Sawada M., Horikawa H., Haikawa Y., Hino Y., Yamamoto S. et al., Complete sequence and gene organization of the genome of a hyper-thermophilic archaebacterium, yrococcns /lonkosfiii OT3. // DNA Res., 1998, No. 5, P. 55-76.

90. Kleemann A., Leuchtenberger W., Hoppe B., Tanner H. Amino acids. In: W. Gerhartz (ed.) Ullmanns' Encyclopedia of Industrial Chemistry, V.

2A. VCH, Weinheim, 1985, P.57-97.

91. Klenk H.P., Clayton R.A., Tomb J.F., White 0., Nelson K.E., Ketchum K.A., Dodson R.J., Gwinn M., Hickey E.K., Peterson J.D., Richardson D.L., Kerlavage A.R., Graham D.E., Kyrpides N.C., Fleischmann R.D., Quackenbush J., Lee N.H., Sutton G.G., Gill S., Kirkness E.F., Dougherty B.A.,McKenney K., Adams M.D., Loftus B„ Venter J.C. The complete genome sequence oi'the hyperthermophilic, sulphate-reducing archaeon Archaeoglobusfulgidus.il Nature, 1997, V. 390, P. 364-370.

92. Kohara, Y., Akiyama,K.,and Isono, K. The physical map of the whole E. coly chromosome: application of a new strategy for rapid analysis and sorting of a large genomic library.// Cell, 1987, V.50, P.495-508.

93. Kolsto A.B. Dynamic bacterial genome organization. //Mol. Microbiol., 1997,V.24(2),P.241-248.

94. Koonin E. V. Genome sequence of a model procariote. //Curr.Biol., 1997, V. 7, P. R656-R659.

95. Koonin E.V., Mushegian A.R. Complete genome sequence of cellular life forms: glimses of theoretical evolutionary genomics. // Curr. Opin. Genet. Dev. 1996. V.6 P. 757-762.

96. Koonin E.V., Mushegian A.R. Rudd K.E. Sequencing and analysis of bacterial genome. // Curr.Biol. 1996. V. 6. P, 404-416 .

97. Koonin E.V., Mushegian A.R., Galperin M. Y., Walker D.R. Comparison of archaeal and bacterial genomes: computer analysis of protein sequences predicts novel functions and suggests a chimeric origin for the archaea. //Mol Microbiol 1997, V.25 (4), P.619-637.

98. Kunst F, Ogasawara N, Moszer I, Albertini AM, Alloni G, Azevedo V, Bertero MG, Bessieres P, Bolotin A, Borchert S, Borriss R, Boursier L, Brans A, Braun M, Brignell SC, Bron S, Brouillet S, Bruschi CV, Caldwell B, Capuano V, Carter NM, Choi SK, Codani JJ, Connerton IF, Danchin A, et al. The complete genome sequence of the gram-positive bacterium Bacillus subtilis.U Nature 1997 Nov 20;390(6657):249-256

99. Lammers P. J., Golden J.W., Haselkorn R. Identification and sequence of a gene required for a developmental^ regulated DNA excision in Anabaena. 11 Cell, 1986, V.44 (6), P.905-911.

100. Lawrence J.G., Roth J.R. Selfish operons: horizontal transfer may drive the evolution of gene clusters.//Genetics. 1996. V. 143. No 4, P. 18431860.

101. Leipe D.D. Biodiversity, genomes, and DNA sequence databases. // Curr. Opin. Genet. Dev. 1996. V.6, P.686-691.

102. Liebl W., Bayerl A., Schein B., Stillner U., Schleifer K.H. High efficiency electroporation of intact Corynebacterium glutamicum cells.//FEMS Microbiol. Lett., 1989, V.53 (3), P. 299-303.

103. Liebl W., Ehrmann M., Ludwig W., Schleifer K.H. Transfer of Brevibacterium divaricatum DSM 20297T, "Brevibacterium flavum" DSM 204 If, "Brevibacterium iaclofermentum" DSM 20412 and DSM 1412, and Corynchacterium glutamicum and (heir distinction by rRNA gene restriction patterns.// Int. J. Syst. Bacteriol., 1991, V.41 (2), P.255-260.

104. Little, P.F.R., Cross, S.H. A cosmid vector that facilitates restriction enzime mapping//Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1985, V.82, P.3159.

105. Lobry JR Asymmetric substitution patterns in the two DNA strands of bacteria. Mol Biol Evol 1996 May;13(5):660-665

106. Louarn JM, Louara J, Francois V, Patte J. Analysis and possible role of hyperrecombination in the termination region of the Escherichia coli chromosome // J.Bacteriol. 1991, V. 173, P. 5097-5104.

107. Malumbres M., Gil J.A., Martin J.F. Codon preference in corynebacteria.//Gene, 1993, V. 134 (1), P. 15-24.

108. Maniloff J. The minimal cell genome: "On being the right size". // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996. V. 93, P. 10004-10006.

109. Martin J.F.Molecular genetics of amino acid-producing corynebacteria. In: S. Baumberg, I. Hunter, M. Rhodes (eds) Society for General Microbiology Symposium, Canterbury, Cambridge Univ. Press, 1989, P. 25-59.

110. Martin J.F. Cloning system in aminoacid-producing corynebacteria. // Biotechnology, 1987,No. 5,P. 137-148.

111. Mazel Dm., Guglielmi Gm., Houmard Jm., Sidler W., Bryant D.A. Green light induces transcription of the phycoerythrin operon in the cyanobacterium Calothrix 7601. //Nucl. Acids Res., 1986, V. 14, P. 8279-8290.

112. Michel F., Jacquier A., Dujon B. Comparison of fungal mitochondrial introns reveals extensive homologies in RNA secondary structure.// Biochimie, 1982, V. 64 (10), P. 867-881.

113. Miwa K., Matsui K., Terabe M., Ito K, Ishida M., Takagi H., Nakamori S., Saiio K. Construction oi novel shuttle vectors and a cosmid vector for the glutamic acid-producing bacteria Brevibacterium lactofermentum and Corynebacterium glulamicum.il Gene, 1985, V. 39 (2-3), P. 281-286.

114. Mizukami,T., Chang,W.I., Garkavtsev,I., Kaplan,N. et al. A 13 kb resolution cosmid map of the 14 Mb fission yeast genome by nonrandom sequence-tagged site mapping.//Cell, 1993, V.73,P.121-132.

115. Moreau S., Leret V., Le Marrec C., Varangot H., Ayache M., Bonnassie S., Blanco C., Trautwetter A. Prophage distribution in coryneform bacteria. // Res. Microbiol., 1995. V. 146 (6), P.493-505.

116. Moxom E.R. and Higgins C.F. A blueprint for life. E.coli genome sequence. // Nature, 1998, V.389 (6647), 1\ 120-121.

117. Mrazek J., Karlin S. Strand compositional asymmetry in bacterial and large viral genomes. IIP.roc. Natl. Acad. Sci. USA, 1998, V.95( 7), P.3720-3725.

118. Murhpy J.R. The diphtheria toxin structural gene. In: Genet. App. Microbioal.Pathogenecity. Berlin, P. 234-251,1985.

119. Mushegian A.R., Koonin E. V. A minimal gene set for cellular life derived by comparison of complete bacterial genomes.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996, V. 93, P. 10268-10273.

120. Noll K.R., Vargas M. Recent advances in genetic analysis of hyperthermophilic Archaea and Bacteria.// Arch. Microbiol., 1997, V. 168, P. 73-80.

121. Ogasawara N, Yoshikawa H. Genes and their organization in the replication origin region of the bacterial chromosome. // Mol. Microbiol., 1992, V. 6 (5), P. 629-634.

122. Ogasawara N., Moriya S., Yoshikawa H. Initiation of chromosome replication: structure and function of oriC and DnaA protein in eubacteria.// Res. Microbiol., 1991, V. 142 (7-8), P. 851-859.

123. Ohaman H., Lawrence J.G. Pylogenetics and the amelioration of bacterial genomes. In: Escherichia coli and Salmonella: Cellular and molecular biology. F.C.Neidhardt et al„ Eds. 2nd ed. ASM Press. Waschington DC. 1996. P.

124. Olsen C., Woese C. Lessons from Archeal genome: what are we learning from M.jannaschii? II Trends in Genet., 1996, V. 12 (10), P. 377-379.

125. Olson,M.V.,Dutchik,J.E., Graham,M.Y., Brodeur,G.M. et al.Random-clone strategy for genomic restriction mapping in yeast./IProc. Natl. Acad. Sci. USA, 1986, V.83,P.7826-7830.

126. Ouzounis C., Casari G., Sander C., Tamames J., Valencia A. Computational comparison of model genomes. //Tibtech. , 1996, V.14 P. 280-285.

127. Ouzounis C., Kyrpydes N. The emergence of major cellular process in evolution. //FEBS Lett., 1996, V. 390, P.l 19-123.

128. Ozaki A., Katsumata R., Oka T., Furuya A. Transfection of Corynebacterium giutamicum with temperate phage CGI. //Agric. Biol. Chem., 1984, V.48 (10), P. 2697-2601.

129. Patek M., Eikmanns B.J., Patek J., Sahm H. Promoters from Corynebacterium giutamicum: cloning, molecular analysis and search for a consensus motif. HMicrobiology, 1996 , V. 142 (Pt 5), P. 1297-1309.

130. Patek M., Ludvik J., Belinda O., I loclunannova J., Nesvern J., Krumphanzl V., Bucko M. New bacteriophage-like particles in Corynebacterium giutamicum .//Virology, 1985, V. 140(2), P.360-363.

131. Peoples O.P., Liebl W., Bodis M„ Maeng P J, Foilettie M.T., Archer

J. A., Sinskey A.J. Nucleotide sequence and fine structural analysis of the Corynebacterium giutamicum hom-thrB operon. //Mol. Microbiol., 1988, V.2 (1), P.63-72.

132. Perler F.B., Comb D.G., Jack W.E., Moran L.S., Qiang B., Kucera R.B., Benner J., Slatko B.E., Nwankwo D.O., Hempstead S.K., et al. Intervening sequences in an Archaea DNA polymerase gene.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992, V. 89 (12), P.5577-5581.

133. Perler F.B., Olsen G.J., Adams E. Compilation and analysis of intein

sequences. // Nucl. Acids. Res., 1997, V. 25, P. 1087-1093.

134. Pietrokovski S. Concerved sequence features of inteins (protein introns) and their use in identifying new inteins and related proteins. // Protein Sei., 1994, V.3 (3), P. 2340-2350.

135. Pietrokovski S. Modular organization of inteins and C-terminal autocatalytic domains J J Protein Sei., 1998. V. 7 (1), P. 64-71.

136. Razin S. Comparative genomics of mycoplasmas.// Wien Klin. Wochenschr, 1997, V.109(14-15), P.551-556.

137. Reith M.E., Laudenbach D.E., Straus N.A., Isoaltion and nucleotide sequence analysis of the ferredoxin I gene from the cyanaobacterium Anacystis nidulctns R2.// J. Bacteriol., 1986, V.168, P. 1319-1324.

138. Riley M. Constancy and change in bacterial genomes. In: Poindexter J.S., Leadbetter E.R. (Eds). Bacteria in nature. Plenum Press, New York. 1989, P.359-388.

139. Riley M. Function of the gene products of Escherichia coli. Microbiol. Rev. 1993. V. 57, P. 862-952.

140. Riley M., Anilionis A. Evolution of bacterial genome. Ann.Rev. Microbiol. 1978. V. 32, P.519-560

141. Riley M., Kraweic S. Genome organization.// ImEscherichia coli and Salmonella: Cellular and molecular biology. F.C.Neidhardt et al., Eds. 2nd ed. ASM Press. Washington .D.C. 1996 P.

142. Romero D., Palacios R. Gene amplification and genomic plasticity in prokaryotes. //Arni.Rev.Genet, 1997, V. 31,P.91-1U.

143. Romling U.,Greipel J., Tümmler B. Gradient of genomic diversity in the Pseudomonas aeruginosa chromosome. //Mol. Microbiol. 1995. V. 17, P.

323-332.

I I I. Kossol I.. I'uhlet A The C oi vuebactermm ghilaiiiicum aeel) jj;eue

cncodes aC-S lyase with alpha, beta-elimination activity that degrades aminoethylcysteine.// J. Bacteriol., 1992, V.174(9), P.2968-2977.

145. Sakanyan V., Petrosyan P., Lecocq M., Boyen A., Legrain C., Demarez M., Hallet J.N., Glansdorff N. Genes and enzymes of the acetyl cycle of arginine biosynthesis in Corynebacterium glutamicum: enzyme evolution in the early steps of the arginine pathway.// Microbiology, 1996, V.142 (Pt 1), P.99-108.

146. Sambrook J., Fritsch E.F., and Maniatis T. "Molecular cloning: A Laboratory Manual", Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1989.

147. Sanderson K.E., Demerec M. The linkage map of Salmonella

typhimurium. //Genetics, 1965, V. 51, P.897-913.

148. Sanger F., Air G.M., Barrel! B.G., Brown N.L., Coulson A.R., Fiddes C.A., Hutchison C.A., Slocombe P.M., Smith M. Nucliotide sequence of bacteriophage phi X174 DNA.//Nature, 1977, V. 265, P. 687-695.

149. Santamaria R., Gil J.A., Mesas J.M., Martin J.F. Characterization of an endogenous plasmid and development of cloning vectors and a transformation system in Brevibacterium lactofermentum. // J. Gen. Microbiol., 1984, V. 130, P. 2237-2246.

150. Sato T., Kobayashi Y. The ars operon in the skin element of Baccilus subtilis confers resistance to arsenate and arsenite. // J.Bacteriol., 1998, V.180, P. 1655-1661.

151. Schäfer A., Kalinowski J., Simon R., Seep-Feldhaus A.H., Puhler A. High-frequency conjugal plasmid transfer from gram-negative Escherichia coli to various gram-positive coryneform bacteria.// J. Bacteriol., 1990, V. 172(3), P. 1663-1666.

152. Schafer A„ Tauch A., Droste N., Puhler A., Kalinowski J. The Corynebacterium glutamicum cgllM gene encoding a 5-cytosine methyltransferase enzyme confers a specific DNA methylation pattern in an McrBC-deficient Escherichia coli stminJ/Gene. 1997. V. 203. No 2, P. 95-101.

153. Schrumpf B., Schwarzer A, Kalinowski J., Puhler A. A functional split pathway for lysin sythesis in Corynebacterium glutamicum. //J.Bacteriol., 1991; V. 173, P.4510-4516.

154. Schwartz,D.C.,and Cantor,C.R. Separation of yeast chromosomesized DNAs by pulsed field gradient gel electrophoresis.// Cell, 1984, V.37, P.67-75.

155. Shapiro J.S. Genome organization, natural genetic engineering and adaptive mutation // Trends in Genet., 1997, V.13 (3), P.98-104.

156. Sharp P.M. Determination of DNA sequence divergence between Escherichia coli and Salmonella thyphimurium: codon usage, map position, and concerted evolution. //J.Mol. Evol., 1991, V. 33, P.23-33.

157. Siefert J.L., Martin K.A., Abdi F., Widger W.R., Fox G.E. Conserved gene clusters in bacterial genomes provide further support for the primacy of RNA.// J. Mo I. Evol., 1997, V. 45 (5), P. 467-472.

158. Slonimsky P. The first law of genomics: the frequency of paralogous duplications of protein coding genes in microbial genomes follow a !/2(n+l) distribution. // Abstr. of 9th International Conference on Bacilli. Lausanne, Switherland, July 15-19, 1997, P.78

159. Smith C.L., Econome J.G., Schutt A., Klco S., Cantor C.R. A physical map of the Escherichia coli Kl 2 genome. II Science, 1987, V. 236(4807), P. 1448-1453.

160. Smith C.L., Kolodner R.D., Mapping of Escherichia coli chromosomal Tn5 and F insertion by pulsed field gel electrophoresis. // Genetics, 1988, V. 199, P. 227-236.

161. Smith D.R., Doucette-Stamm L.A., Deloughery C., Lee H., Dubois J., Aldredge T., Bashirzadeh R., Blakely D., Cook R., Gilbert K., Harrison D., Hoang L., Keagle P., Lumm W., Pothier B., Qiu D., Spadafora R., Vicaire R., Wang Y., Wierzbowski J., Gibson R., Jiwani N., Caruso A., Bush D., Reeve J.N., et a1. Complete genome sequence of Methanobacterium thermoautotrophicum deltaH: functional analysis and comparative genomics. //J Bacteriol. 1997. V. 179 (22), P. 7135-7155.

162. Sokolov N.N., Eldarov M.A., Rina M., Korolev S.V., Markaki M., Kalugin A.A., Omelyanuk N.M., Skryabin K.G., Bouriotis V. Isolation and characterization of CspBI, a novel NotI isoschizomer from Corynebacterium species B recognizing 5'-GC/GGCCGC-3'.//Biochem. Mol. Biol. Int., 1998, V.44 (3), P. 433-441 .

163. Strauss E J., Falkow S. Microbial pathogenesis: genomics and beyond.// Science,1997, V. 276, P. 707-712.

164. Stephens R.S., Kaiman S., Lammel C., Fan J., Marathe R., Aravind L., Mitchell W., Olinger L., Tatusov R.L., Zhao Q., Koonin E.V., Davis R.W. Genome sequence of an obligate intracellular pathogen of humans: Chlamydia trachomatis. II Science, 1998, V. 282 (5389), P.754-759.

165. Takemaru et al., Complete nucleotide sequence of a skin element excised by DNA rearrangement during sporulation in Bacilus subtilis. // Microbiology, 1995, V. 141, P.323-327.

166. Tandeau de Marsac N. Phicobilisomes and complementary chromatic adaptation.// Bulletin Inst. Pasteur, 1983, V.81,.201-254.

167. Tatusov R.L., Koonin E.V., Lipman D.J. A genomic perspective on protein families.// Science. 1997, Vol 278, P. 631-637

168. Tauch A., Kirchner O., Wehmeier L., Kalinowski J., Puhler A. Corynebacterium glutamicum DNA is subjected to methylation-restriction in Escherichia coli.// FEMS Microbiol. Lett. ,1994, V. 123 (3), P. 343-347 .

169. Taylor A.L., Thoman M.S. The genetic map of Escherichia coli K-12.// Genetics. 1964, V. 50, P .659-677. Sanderson K.E., Demerec M. The linkage map of Salmonella typhimurium. Genetics, V.51, P.897-913.

170. Tomb JF, White O, Kerlavage AR, Clayton RA, Sutton GG, Fleischmann RD, Ketchum KA, Klenk HP, Gill S, Dougherty BA, Nelson K, Quackenbush J, Zhou L, Kirkness EF, Peterson S, Loftus B, Richardson D, Dodson R, Klialak HG, Glodek A, McKenney K, Fitzegerald LM, Lee N, Adams MD, Venter JC, et al. The complete genome sequence of the gastric pathogen Helicobacter pylori./I Nature, 1997, V.388(6642), P.539-547.

171. Trevors J.T. Genome size in bacteria.// Antonie van Leewenhoek, 1996, V. 69,P.293-303.

172. Vertes A.A., Inui M., Kobayashi M., Kurusu Y., Yukawa H. Presence of mrr- and mcr-like restriction systems in coryneforai bacteria.// Res. Microbiol., 1993, V. 144 (3), P. 181-185.

173. Woese C.R., Fox G.E. Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: ' the primary kingdoms.// Proc. Natl .Acad . Sei. US A, 1977, V.74(l 1),

P.5088-5090.

174. Woese C.R., Kandier O., Wheelis M.L.Towards a natural system of organisms-, proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. //Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1990, V. 87 (12), P.4576-4579.

175. Wolf H., Puhler A., Neumann E. Electrotransformation of intact and osmotically sensitive cells of C.glutamicum II Appl. Microbiol.Biotechnol., 1989, V.30, P..283-289

176. Wu H., Hu Z., Liu X.Q. Protein trans-splicing by a split intein encoded in a split DnaE gene of Synechocystis sp. PCC6803./I Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1998, V. 95 (16), P. 9226-9231.

177. Wu H., Xu M.Q., Liu X.Q. Protein trans-splicing and functional mini-inteins of a cyanobacterial dnaB intein.// Biochim. Biophys. Acta, 1998, V. 1387 (f-2), P. 422-432.

178. Young D.B., and Cole S.T. Leprosy, tuberculosis, and the new genetics.// J.Bacteriol., 1993, V.175, P. 1-6.