Сравнительное изучение оперонов и транспозонов устойчивости к ртути палеобактерий и современных бактерий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Петрова, Майя Александровна

• Петрова, Майя Александровна
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Петрова, Майя Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. МИКРООРГАНИЗМЫ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ.

1.2. УСТОЙЧИВОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ К РТУТИ.

1.2.1. Содержание устойчивых к ртути бактерий в природных популяциях.

1.2.2. Механизмы устойчивости к ртути.

1.2.3. Строение тег-оперонов и их распространение в природных популяциях бактерий.

1.2.4. Участие плазмид в переносе детерминант устойчивости к ртути.

1.2.5. Транспозоны устойчивости к ртути.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. ОТБОР И ДОСТАВКА ОБРАЗЦОВ.

2.2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ ПОЧВ И ПОРОД.

2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЛОВОГО СОДЕРЖАНИЯ РТУТИ В ОБРАЗЦАХ.

2.4. ПИТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ И АНТИБИОТИКИ.

2.5. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ И КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА МИКРООРГАНИЗМОВ, УСТОЙЧИВЫХ К РТУТИ.

2.6. ВЫДЕЛЕНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР.

2.7. ЛАБОРАТОРНЫЕ ШТАММЫ БАКТЕРИЙ.

2.8. ПЛАЗМИДЫ.

2.9. ОПЫТЫ ПО КОНЪЮГАТИВНОМУ ПЕРЕНОСУ ПЛАЗМИД.

2.10. МЕТОД ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ДНК.

ГРУБЫХ ЛИЗАТОВ.

2.11. ОПЫТЫ ПО ТРАНСПОЗИЦИИ.

2.12. ГЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ.

2.12.1. Выделение суммарной ДНК из штаммов грамотрщательных бактерий.

2.12.2. Выделение суммарной ДНК из штаммов грамположительных бактерий.

2.12.3. Рестрикция ДНК.

2.12.4. Клонирование фрагментов ДНК.

2.12.5. Трансформация Е.соИ.

2.12.6. Электрофорез ДНК.

2.12.7. Элюция ДНК из легкоплавкой агарозы.

2.12.8. Радиоактивное мечение зондов для гибридизации.

2.12.9. Блоттинг-гибридизация ДНК-ДНК.

2.12.10. Секвенирование ДНК.

2.12.11. Компьютерный анализ нуклеотидных последовательностей.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. ВЫДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВЫХ К РТУТИ БАКТЕРИЙ ИЗ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ОТЛОЖЕНИЙ.

3.1.1. Гарантии древности бактерий, выделяемых из мерзлоты.

3.1.2. Создание коллекции устойчивых к ртути бактерий.

3.2. ПЕРВИЧНЫЙ АНАЛИЗ ДЕТЕРМИНАНТ УСТОЙЧИВОСТИ К РТУТИ В ШТАММАХ МЕРЗЛОТНОЙ КОЛЛЕКЦИИ.

3.2.1. Определение наличия тег-оперона в мезофильных штаммах древних бактерий.

3.2.2. Сравнительный анализ структуры тег-оперонов древних и современных штаммов термофильных бацилл.

3.2.3. Анализ структуры тег-оперонов ацинетобактеров с помощью специфического зонда

3.3. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ДЕТЕРМИНАНТ УСТОЙЧИВОСТИ К РТУТИ.

3.3.1. Детерминанты устойчивости к ртути, локализованные на плазмидах.

3.3.2. Детерминанты устойчивости к ртути, входящие в состав транспозонов.

3.4. ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ НОВЫХ ТРАНСПОЗОНОВ УСТОЙЧИВОСТИ К РТУТИ.

3.4.1. «Древний» транспозон Тп5060 - безинтегронный предшественник Тп21.

3.4.2. Ранее неизвестный транспозон Тп5042: его структура и распространение среди современных и «древних» бактерий.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сравнительное изучение оперонов и транспозонов устойчивости к ртути палеобактерий и современных бактерий»

В настоящее время горизонтальный перенос генов считается одним из основных механизмов эволюции, обеспечивающих быстрые изменения генома микроорганизмов, позволяющие им адаптироваться к неблагоприятным условиям внешней среды. Это было показано при исследовании в основном клинических бактерий. Горизонтальный перенос генов является причиной вспышек эпидемий, возникновения патогенных штаммов у ранее непатогенных видов бактерий, быстрого появления и стремительного распространения множественной лекарственной устойчивости у разных видов клинических бактерий. После открытия островов патогенности у бактерий у исследователей еще больше возрос интерес к изучению горизонтального переноса генов. Однако, совершенно очевидно, что все эти данные имеют ограниченное значение в связи с тем, что были получены при изучении клинических бактерий, которые живут в условиях сильного искусственного давления отбора, вызванного применением лекарственных препаратов.

Вопрос о масштабах и механизмах горизонтального переноса генов в природных популяциях до сих пор мало изучен, хотя, несомненно, он представляет большой научный интерес, с точки зрения исследования механизмов эволюции геномов бактерий, и имеет прикладное значение в связи с оценкой риска интродукции в природные экосистемы бактерий, созданных методами генной инженерии.

В лаборатории молекулярных основ генетики (ЛМГМ) ИМГ РАН на протяжении почти 20 лет ведется изучение горизонтального переноса генов на примере детерминант устойчивости к соединениям ртути из природных экосистем (почв, водоемов, ртутных месторождений и т.п.). Полученные данные позволили сделать вывод о том, что в природе разнообразие плазмид и транспозонов, несущих систему генов, обеспечивающих устойчивость к соединениям ртути (тег-оперон), значительно больше, чем в клинике. Тем не менее, в разных частях земного шара обнаружено относительно небольшое число одних и тех же детерминант устойчивости или их гомологов, присутствующих у большинства выделяемых устойчивых к ртути бактерий. В связи с этими данными возникает вопрос: является ли такое доминирование небольшого числа детерминант устойчивости в природных микробоценозах естественным, или оно явилось следствием антропогенного загрязнения биосферы на протяжении последнего столетия. Чтобы ответить на этот вопрос, надо исследовать экосистемы, никогда не подвергавшиеся антропогенному воздействию. Таким, пожалуй единственным в мире, природным хранилищем микробных сообществ, никогда не испытывавших влияния хозяйственной деятельности человека, являются многолетнемерзлые отложения («вечная» мерзлота). К настоящему времени не только достоверно установлен факт длительного (до 5 млн лет) сохранения жизнеспособных микроорганизмов в мерзлоте, но и показано, что их содержание в многолетнемерзлых грунтах, как правило, не намного уступает таковому в современных тундровых почвах. Учитывая, что устойчивые к ртути бактерии, хотя бы в небольших количествах, встречаются даже в незагрязненных экосистемах, можно предположить, что их можно выделить и из многолетнемерзлых отложений. Однако до сих пор никто специально не выделял из «вечной» мерзлоты микроорганизмы, устойчивые к соединениям ртути, антибиотикам и т.п. с целью сравнительного изучения их детерминант устойчивости с современными.

Цели и задачи исследования

Целью данной работы, являющейся частью обширного исследования, ведущегося в ЛМГМ ИМГ РАН, было создание коллекции бактерий, устойчивых к соединениям ртути, из многолетнемерзлых отложений и сравнительное изучение детерминант устойчивости к ртути у древних и современных бактерий. В задачи данного исследования входило:

1. Выделение устойчивых к ртути бактерий из образцов многолетнемерзлых отложений Колымской низменности и определение их систематического положения.

2. Мобилизация детерминант устойчивости к ртути и выделение активных транспозонов Нд-г штаммов древних бактерий.

3. Идентификация с использованием специфических зондов известных транспозонов устойчивости к ртути, распространенных среди современных почвенных бактерий, у штаммов из мерзлотной коллекции.

4. Молекулярно-генетическое исследование ранее неизвестных транспозонов устойчивости к ртути у древних бактерий.

Научная новизна и практическая ценность работы

Впервые была создана и охарактеризована коллекция устойчивых к ртути бактерий из многолетнемерзлых отложений. Показано значительное разнообразие содержащихся у штаммов этой коллекции детерминант устойчивости к ртути. У древних бактерий были обнаружены транспозоны, высокогомологичные широко распространённым современным природным транспозонам. Впервые был обнаружен и исследован простой транспозон, названный Тп5060, близкородственный предку сложного траспозона множественной лекарственной устойчивости Тп21, широко распространенного среди клинических штаммов бактерий. Также обнаружен и охарактеризован ранее неизвестный транспозон Тп5042 и показано его широкое распространение как в мерзлоте, так и среди штаммов современных природных бактерий. Полученные данные свидетельствуют о том, что широко распространенные среди современных природных штаммов бактерий детерминанты устойчивости к ртути возникли и начали перемещаться задолго до начала антропогенного загрязнения биосферы.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Генетика», Петрова, Майя Александровна

выводы

1. Впервые была создана коллекция устойчивых к ртути бактерий из многолетнемерзлых отложений, относящихся к родам Arthrobacter, Bacillus, Exiguobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, Acinetobacter, Plesiomonas и порядку Myxobacteriales.

2. Показано, что у всех мерзлотных штаммов Acinetobacter и некоторых псевдомонад тег-опероны локализованы на конъюгативных или неконъюгативных плазмидах.

3. В коллекции устойчивых к ртути палеобактерий обнаружены детерминанты устойчивости к ртути высокогомологичные ртутным транспозонам и тег-оперонам широко распространенным среди современных природных бактерий.

4. Обнаружение у современных и древних бактерий практически идентичных по нуклеотидным последовательностям детерминант устойчивости к ртути свидетельствует об их широком распространении еще до начала антропогенного загрязнения биосферы.

5. Впервые обнаружен и охарактеризован транспозон Тп5060, практически идентичный Тп21, но не содержащий интегрона с кассетными генами множественной лекарственной устойчивости. Обнаружение Тп5060 служит подтверждением гипотезы о том, что клинические транспозоны из подгруппы Тп21 произошли от безинтегронного ртутного транспозона.

6. В штамме Ps. ßuorescens из мерзлоты обнаружен и охарактеризован ртутный транспозон нового типа, названный Тп5042. Транспозиционный модуль Тп5042 гомологичен мобильным элементам из семейства IS66. Показано широкое распространение Тп5042 как среди мерзлотных, так и среди современных бактерий.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Создание коллекции устойчивых к ртути бактерий из многолетнемерзлых отложений позволило провести сравнительное изучение детерминант устойчивости к ртути современных и древних бактерий.

Было обнаружено, что у бактерий из мерзлоты детерминанты устойчивости к ртути часто входят в состав плазмид и транспозонов, что характерно и для современных штаммов (Миндлин и др., 2002).

Весьма интересен тот факт, что среди совсем небольшого числа штаммов (23 штамма) из коллекции грамотрицательных ^-г бактерий из мерзлоты были обнаружены детерминанты устойчивости к ртути, гомологичные всем основным группам ртутных транспозонов, широко распространенных среди современных почвенных бактерий. Обнаруженный нами в мерзлоте новый транспозон Тп5042 также оказался широко распространен как среди древних, так и среди современных бактерий. Полученные данные свидетельствуют о том, что все основные типы детерминант устойчивости к ртути были распространены в природе задолго до начала антропогенного загрязнения биосферы. Хозяйственная деятельность человека вызвала образование новых сложных транспозонов, таких как, например, Тп21, несущего одновременно детерминанты множественной лекарственной устойчивости и тег- оперон. Об этом мы можем судить по обнаружению в мерзлоте простого, содержащего только гены устойчивости к ртути, транспозона Тп50б0, практически не отличающегося по нуклеотидной последовательности от Тп21.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Петрова, Майя Александровна, 2003 год

1. Бабьева И.П., ЗеноваГ.М. 1983. Биология почв. М: МГУ.

2. Богданова Е.С., Миндлин С.З., Каляева Э.С., Никифоров В.Г. 1988. Изучение горизонтального переноса генов устойчивости к ртути в природных популяциях бактерий с помошью антител к ртуть-редуктазам. Мол. Генетика, Микробиология и вирусология 12: 16-23.

3. Бурашникова E.H., Гоготов И.Н. 1994. Свойства пурпурной несерной бактерии, выделенной из многолетней мерзлой породы Колымской низменности. Микробиология 63: 868-875.

4. Вайнштейн М.Б., Гоготова Г.И., Хиппе X. 1995. Сульфатвосстанавливающая бактерия из вечной мерзлоты. Микробиология 64: 514-518.

5. Виткус Г.А., Зелюкова Ю.В., Полуэктов Н.С. 1974. Атомно-адсорбционное определение ртути. Заводская лаборатория 40: 949-951.

6. Данилевич В.Н., Степашин Ю.Г., Воложанцев H.H., Волковой А.И. 1980. Выделение и характеристика делеционных мутантов ts плазмиды pEGl. Генетика 16: 1958-1966.

7. Звягинцев Д.Г., Благодатский С.А., Гиличинский Д.А., Воробьева Е.А., Хлебникова Г.М, Архангелов A.A., Кудрявцева Н.И. 1985. Длительность сохранения микроорганизмов в постоянномерзлых осадочных породах и погребенных почвах. Микробиология 54: 153-163.

8. Звягинцев Д.Г., Федоров-Давыдов Д.Г., Хлебникова Г.М, Кудрявцева Н.И., Воробьева Е.А., Гиличинский Д.А. 1988. Микробиологические исследования почв и педолитов в криолитозоне. в сб. «Естественная и антропогенная эволюция почв», Пущино, 57-73.

9. Звягинцев Д.Г. 1992. Микроорганизмы в вечной мерзлоте. Успехи микробиологии 25: 3-21.

10. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. 1986. Микроэлементы в почвах и растениях. М: Мир.

11. Каляева Э.С., Холодий Г.Я., Басс И.А., Горленко Ж.М., Юрьева О.В., Никифоров В.Г. 2001. Тп5037 Тп2/-подобный ртутный транспозон, обнаруженный у Thiobacillus ferrooxidans. Генетика 37: 1160-1164.

12. Краткий определитель бактерий Берджи. 1997. М: Мир.

13. Лакин Г.Ф. 1990. Биометрия. М: Высшая школа.

14. Ломовская О.Л., Миндлин С.З., Хесин Р.Б. 1985. Изучение устойчивости к HgCh у Acinetobacter sp. Генетика 21: 1945-1952.

15. Межведомственный стратиграфический комитет СССР. 1982. Решения межведомственного стратиграфического совещания по четвертичной системе Востока СССР. Магадан.

16. Методы почвенной микробиологии и биохимии. 1980. М: МГУ.

17. Миллер Дж. 1976. Эксперименты в молекулярной генетике. М: Мир.

18. Миндлин С.З., Минахина C.B., Холодий Г.Я., Коптева A.B., Никифоров В.Г. 1996. Изучение встраивания Тп5053 и Тп402 в различные плазмиды. Генетика 32: 1426-1430.

19. Миндлин С.З., Басс И.А., Богданова Е.С., Горленко Ж.М., Каляева Э.С., Петрова М.А., Никифоров В.Г. 2002. Горизонтальный перенос генов устойчивости к соединениям ртути в природных популяциях бактерий. Мол. биология 36: 216-227.

20. Соина B.C., Лебедева Е.В., Голышина О.В., Федоров-Давыдов Д.Г., Гиличинский Д.А. 1991. Нитрифицирующие бактерии из вечномерзлых отложений Колымской низменности. Микробиология 60: 187-190.

21. Хлебникова Г.М., Гиличинский Д.А., Федоров-Давыдов Д.Г., Воробьева Е.А. 1990. Количественная оценка микроорганизмов в многолетнемерзлых отложениях и погребенных почвах. Микробиология 59: 148-155.

22. Цымбалюк Е.С. 1992. Электроиндуцируемая трансформация грамотрицательных бактерий. Автореф. дисс. канд. биол. наук. М.

23. Altschul S.F., Gish V., Miller W., Myers E.W., Lipman D.J. 1990. Basic local alignment search tool. J. Mol. Biol. 215:403 410.

24. Barkay Т., Fouts D., Olson O. 1985. Preparation of a DNA probe for deteciton of mercury resistance genes in gram-negative bacteria communities. Appl. Environ. Microbiol. 49: 686-692.1. Л I

25. Barkay T. 1987 Adaptation of aquatic microbial communities to Hg stress. Appl. Environ. Microbiol. 53: 2725-2732.

26. Bogdanova E.S., Mindlin S.Z. 1991. Occurence of two structural types of mercury reductases among Gram-positive bacteria. FEMS Microbiol. Lett. 91: 277-280.

27. Bogdanova E.S., Mindlin S.Z., Pakrova E., Kocur M., RouchD.A. 1992. Mercuruc resistance in environmental Gram-positive bacteria sensitive to mercury. FEMS Microbiol. Lett. 97: 95-100.

28. Bogdanova E.S., Minakhin L.S., Bass I.A., Volodin A.A., Hobman J. L., Nikiforov V.G. 2001. Class II broad-spectrum mercury resistance transposons in Grampositive bacteria from natural environments. Res.Microbiol.152: 503-514.

29. Brown N.L., Ford S.J., Pridmore R.D., Fritzinger D.C. 1983. Nucleotide sequence of gene from the Pseudomonas transposon Tn501 encoding mercuric reductase. Biochem. 22: 4089-4095.

30. Brown H.J., Stokes H.W. and Hall R.M. 1996. The integrons InO, In2, and In5 are defective transposon derivatives. J.Bacteriol. 178: 4429-4437.

31. Chang A.C., Cohen S.N. 1978. Construction and characterization of amplifiable multicopy DNA cloning vehicles derived from the P15A cryptic miniplasmid. J Bacterid. 134: 1141-1156.

32. Collis C.M., Hall R.M. 1992a. Gene cassettes from the insert region of integrons are excised as covalently closed circles. Mol Microbiol. 6: 2875-2885.

33. Collis C.M., Hall R.M. 1992b. Site-specific deletion and rearrangement of integron insert genes catalyzed by the integron DNA integrase. J Bacteriol. 174: 1574-1585.

34. Dahlberg C. and Hermansson M. 1995. Abundance of Tn3, Tn21, and Tn507 transposase (tnpA) sequences in bacterial community DNA from marine environments. Appl. Environ. Microbiol., 61: 3051-3056.

35. De la Cruz F., Grinsted J. 1982. Genetic and molecular characterization of Tn21, a multiple resistance transposon from R100.1. J Bacteriol. 151: 222-228.

36. Dower W.J., Miller J.F., Ragsdale C.W. 1988. High efficiency transformation of E. coli by high voltage electroporation. Nucleic. Acids. Res. 16: 6127-6145.

37. Droge M., Puhler A., Selbitschka W. 2000. Phenotypic and molecular characterization of conjugative antibiotic resistance plasmids isolated from bacterial communities of activated sludge. Mol Gen Genet. 263:471-482.

38. Echardt T. 1978. A rapid method for the identification of plasmid desoxyribonucleic acid in bacteria. Plasmid 1: 584-588.

39. Essa A.M.M., Julian D.J., Kidd S.P., Brown N.L., Hobman J.L. 2003. Mercury resistance determinants related to Tn21, Tn 1696, and Tn5053 in Enterobacteria from the Preantibiotic era. Antimicrob. Agents Chemother. 47: 1115-1119.

40. Gilichinsky D.A., Vorobyova E.A., Erokhina L.G., Fedorov-Davidov D.G., Chaikovskaya N.R. 1992. Long-term preservation of microbial ecosystems in permafrost. Adv. Space Res. 12: 255-263.

41. Gilichinsky D. 2002. Permafrost as a microbial habitat. In: Encyclopedia of environmental microbiology, Willey: 932-956.

42. Griffin H. G., Foster T. J., Silver S., Misra T. K. 1987. Cloning and DNA sequence of the mercuric- and organomercurial-resistance determinants of plasmid pDU1358. PNAS. 84:3112-3116.

43. Grinsted J., de la Cruz F., Altenbuchner J., Schmitt R. 1982. Complementation of transposition of tnpA mutants of Tn3, Tn21, Tn501, and Tnl721. Plasmid 8: 276-286.

44. Grinsted J., and Brown N. L. A 1984. Tn2/ terminal sequence within Tn501\ complementation of tnpA gene function and transposon evolution. Mol. Gen. Genet. 197: 497-502.

45. Grinsted J., De La Cruz F., Schmitt R. 1990. The Tn27 subgroup of bacterial transposable elements. Plasmid. 24: 163-189.

46. Gupta A., Phung L.T., Chakravarty L., Silver S. 1999. Mercury resistance in Bacillus cereus RC607: transcriptional organization and two new open reading frames. J.Bacteriol.181: 7080-7086.

47. Hall R.M., Stokes H.W. 1993 Intégrons: novel DNA elements which capture genes by site-specific recombination. Genetica90: 115-132.

48. Hall R.M., Brown H.J., Brookes D.E., Stokes H.W. 1994. Intégrons found in different locations have identical 5' ends but variable 3' ends. J. Bacteriol. 176: 6286-6294.

49. Han. C.-G., Shiga Y., Tobe T., Sasakawa C., Ohtsubo E. 2001. Structural and functional characterization of IS679 and ZStftf-family elements. J. Bacteriol. 183: 42964304.

50. Hart M.C., Elliott G.N., Osborn A.M., Ritchie D.A., Strike P. 1998. Diversity amongst Bacillus mer A genes amplified from mercury resistant isolates and directly from mercury polluted soil. FEMS Microbiol. Ecology. 27: 73-84.

51. Hobman J., Kholodii G., Nikiforov V., Ritchie D. A., Strike P., Yurieva O. 1994. The sequence of the mer operon of pMER327/419 and transposon ends of pMER327/419, 330 and 05. Gene 146: 73-78.

52. Hobman J.L., Brown N.L. 1997. Bacterial Mercury Resistance Genes. In Metal Ions in Biological Systems, NY: Marcel Dekker, 527-567.

53. Holt R. J., Strike P., Bruce K. D. 1996. Phylogenetic anlysis of tnpR genes in mercury resistant soil bacteria: the relationship between DNA sequencing and RFLP typing approaches. FEMS Microbiol. Lett. 144: 95-102.

54. Jobling M.G., Peters S.E., Ritchie D.A. 1988a. Plasmid-borne mercury resistance in aquatic bacteria. FEMS Microbiol. Letters 49: 31-37.

55. Jobling M.G., Peters S.E., Ritchie D.A. 1988b. Restriction pattern and polypeptide homology among plasmid-borne mercury resistance determinants. Plasmid. 20: 106112.

56. Kamali-Moghaddam M., Sundstrom L. 2000. Transposon targeting determined by resolvase. FEMS Microbiology Letters 186: 55-59.

57. Karasev, S., L. Gourina, E. Gavrish, D. Adanin, D. Gilichinsky, and L. Evtoushenko. 1998. Viable actinobacteria from the ancient Siberian permafrost. Earth Cryosphere 2: 67-75.

58. Kelly W.J., Reanney D.C. 1984. Mercury resistance among soil bacteria; ecology and transferability of genes, encoding resistance. Soil Biol. Biochem. 16: 1-8.

59. Khesin R.B., Karasyova E.V. 1984. Mercury-resistant plasmid in bacteria from a mercury and antimony deposit area. Mol. Gen. Genet. 197: 280-285.

60. Kholodii G. Ya., Gorlenko Zh. M., Lomovskaya O. L., Mindlin S. Z., Yurieva O. V., Nikiforov V. G. 1993a. Molecular characterization of an aberrant mercury resistance transposable element from an environmental Acinetobacter strain. Plasmid 30: 303-308.

61. Kholodii G.Ya., Yurieva O.V., Lomovskaya O.L., Gorlenko Zh.M., Mindlin S.Z., Nikiforov V.G. 1993b. Tn5053, a mercury resistance transposon with integron's ends. J. Mol. Biol. 230:1103-1107.

62. Kholodii, G., O. Yurieva, S. Mindllin, Z. Gorlenko, V. Rybochkin, and V.G. Nikiforov. 2000. Tn5044, a novel Tn3 family transposon coding for temperature-sensitive mercury resistance. Res. Microbiol. 151: 291-312.

63. Kholodii G., Gorlenko Zh., Mindlin S., Hobman J. and Nikiforov V. 2002. Tn5041-like transposons: molecular diversity, evolutionary relationships and distribuyion of distinct variants in environmental bacteria. Microbiology 148: 3569-3582.

64. Kholodii G.Ya., Bogdanova E.S. 2002a. Tn5044-conferred mercury resistance depends on temperature: the complexity of the character of thermosensitivity. Genetica 115: 233-241.

65. King E.O., Ward M.K., Raney D.E. 1954. J. Lab. Clin. Med. 44:301-307.

66. Mahler I., Levinson H.S., Wang Y., Halvorson H.O. 1986. Cadmium- and mercury-resistant Bacillus strains from a salt marsh and from Boston Harbor. Appl. Environ. Microbiol. 52: 1293-1298.

67. Manafi M. and Kneifel W. 1990. Rapid methods for differentiating gram-possitive from gram-negative aerobic and facultative anaerobic bacteria. J. Appl. Bacteriol. 69: 822-827.

68. Martinez E., de la Cruz F. 1990. Genetic elements involved in Tn21 site-specific integration, a novel mechanism for the dissemination of antibiotic resistance genes. EMBOJ.9: 1275-81.

69. Maynard S.J., Dowson C.G., Sprott B.G. 1991. Localized sex in bacteria. Nature 349: 29-31.

70. Miller S.M., Massey V., Wiliams C.H., Ballou D.P., and Walsh C.T. 1991. Communication between the active sites in dimeric mercuric ion reductase: an alternating sites hypothesis for catalysis. Biochemistry 30: 600-2612.

71. Minakhina S.V., Kholodii G.Ya., Mindlin S.Z., Yurieva O.V., Nikiforov V.G. 1999. Tn5053 family transposons are res site hunters sensing plasmidal res sites occupied by cognate resolvases. Mol. Microbiol. 33: 1059-1068.

72. Misra T.K., Brown N.L., Haberstroh L., Schmidt A., Goddette D., Silver S. 1985. Mercuric reductase structural genes from plasmid R100 and transposon Tn501: functional domains of the enzyme. Gene 34: 253-262.

73. Misra T.K. 1992. Bacterial resistances to inorganic mercury salts and organomercurials. Plasmid 27: 4-16.

74. Nakamura K., Fujisaki T., Tamashiro H. 1986. Characteristics of Hg-resistant bacteria isolated from Minamata Bay sediment. Environ. Res. 40: 58-67.

75. Nakamura K., Silver S. 1994. Molecular analysis of mercury-resistant Bacillus isolates from sediment of Minamata Bay, Japan. Appl. Environ. Microbiol. 60: 4596-4599.

76. Newby D.T., Josephson K.L., Pepper I.L. 2000. Detection and characterization of plasmid pJP4 transfer to indigenous soil bacteria. Appl Environ Microbiol.66: 290296.

77. Ogawa H.I., Tolle C.L., Summers A.O. 1998. Physical and genetic map of the organomercury resistance (Omr) and inorganic mercury resistance (Hgr) loci of the IncM plasmid R831b. Gene 32: 311-320.

78. Olsen R.H., Shipley P.L. 1975. RP1 properties and fertility inhibition among P, N, W, and X incompatibility group plasmids. J Bacteriol.123: 28-35.

79. Olson B.H., Barkay T., Colwell R.R. 1979. Role of plasmids in mercury transformation by bacteria isolated from the aquatic environment. Appl. Env. Microbiol. Sept., 478-485.

80. Osborn A. M., Bruce K. D., Strike P., Ritchie D.A. 1995. Sequence conservation between regulatory mercury resistance genes in bacteria from mercury polluted and pristine environments. Syst. Appl. Microbiol. 18: 1-6.

81. Osborn A. M., Bruce K. D., Ritchie D.A. Strike P. 1996. The mercury resistance operon of the iricJ plasmid pMERPH exhibits structural and regulatory divergence from other Gramnegative mer operons. Microbiology 142: 337-345.

82. Osborn A.M., Bruce K.D., Strike P., Ritchie D.A. 1997. Distribution, diversity and evolution of the bacterial mercury resistance (mer) operon. FEMS Microbiol. Rev. 19: 239-262.

83. Osbourn S.E.V., Turner A.K. Grinsted J. 1995. Nucleotide sequence within Tn3926 confirms this as Tn2i-like transposable element and provides evidence for the origin of the mer operon carried by plasmid pKLH2. Plasmid 33: 25-29.

84. Pearson A.J., Bruce K.D., Osborn A.M., Ritchie D.A., Strike P. 1996. Distribution of class II transposase and resolvase genes in soil bacteria and their association with mer genes. Appl Environ Microbiol. 62: 2961-5.

85. Radstrom P., Skod O., Swedberg G., Flensburg J., Roy P.h., Sundstrom L. 1994. Transposon Tn5090 of plasmid R751, which carries an integron, is related to Tn7, Mu, and the retroelements. J.Bacteriol. 176: 3257-3268.

86. Recchia G.D., Hall R.M. 1995. Gene cassettes: a new class of mobile element. Microbiology 141: 3015-3027.

87. Reniero D., Mozzon E., Galli E., Barbieri P. 1998 Two aberrant mercury resistance transposons in the Pseudomonas stutzery plasmid pPB. Gene 208: 37-42.

88. Riha V., Namburska K. 1985. The frecuency of bacteria resistant to heavy metals in ponds of southern Bohemia. Heavy Metals Water Organ: 155-167.

89. Rivkina, E., D. Gilichinsky, S. Wagener, J. Tiedje, and J. McGrath. 1998. Biogeochemical activity of anaerobic microorganisms from buried permafrost sediments. Geomicrobiology Journal 15: 187-193.

90. Saitia S., Narula N. 1989. Heavy metals resistance and hydrocarbon utilization by Azotobacter chroococcum. Indian J. Microbiol. 29: 213-215.

91. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Lab. Press.

92. Shapiro J.A., Sporn P. 1977. Tn402: a new transposable element determining trimethoprim resistance that inserts in bacteriophage lambda. J. Bacteriol. 129: 16321635.

93. Shi, T., R. H. Reeves, D. A. Gilichinsky, and E. I. Friedmann. 1997. Characterization of viable bacteria from Siberian permafrost by 16S rDNA sequencing. Microbial Ecology 33: 169-179.

94. Schmidt F.R., Nocken E.J., Henschke R.B. 1989. Structure and function of hot spots providing signals for site-directed specific recombination and gene expression in Tn21 transposons. Mol. Microbiol. 3: 1545-1555.

95. Silver S., Kinscherf T.G. 1982. Genetic and biochemical basis for microbial transformations and detoxification of mercury and mercurial compounds. In Biodegradation and detoxification of environmental pollutants., Boca Raton, Florida, CRC Press, 85-103.

96. Silver S., Phung L.T. 1996. Bacterial heavy metal resistance: new surprises. Annu. Rev. Microbiol. 50: 753-789.

97. Smit E., Wolters A., van Elsas J.D. 1998. Self-transmissible mercury resistance plasmids with gene-mobilizing capacity in soil bacterial populations: influence of wheat roots and mercury addition. Appl. Environ. Microbiol. 64: 1210-1219.

98. Spangler W., Spigarelli J., Rose J., Flippiu., R., Miller H. 1973. Degradation of methylmercury by bacteria isolated from environmental samples. Appl. Microbiol 25: 448-493.

99. Stanish V.A., Arwas R., Bennett P.M., de la Cruz F. 1989. Characterization of Pseudomonas mercury-resistance transposon Tn502, which has a preferred inswertion in RP1. J. Gen. Mcrobiol. 135: 2909-2915.

100. Stokes H.W., Hall R.M. 1989. A novel family of potentially mobile DNA elements encoding site-specific gene-integration functions: integrons. Mol. Microbiol. 3: 16691683.

101. Summers A.O., Silver S. 1978. Microbial transformation of metals. Ann. Rev. Microbiol.32: 637-672.

102. Summers A.O. 1986. Organization, expression, and evolution of genes for mercury resistance. Ann. Rev. Microbiol. 40: 607-634.

103. Tanaka M, Yamamoto T, Sawai T. 1983a. Fine structure of transposition genes on Tn2603 and complementation of its tnpA and tnpR mutations by related transposons. Mol Gen Genet. 191: 442-50.

104. Tanaka M, Yamamoto T, Sawai T. 1983b. Evolution of complex resistance transposons from an ancestral mercury transposon. J Bacteriol. 153: 1432-8.

105. Tiedje, J. M., M. A. Petrova, and C. Moyer. 1998. Phylogenetic diversity of archaea from ancient Siberian permafrost, p. 323. In: Abstract of 8 International Symposium on Microbial Ecology (ISME-8), Halifax, Canada.

106. Tsuda M., Minegishi K.-I., Lino T. 1989. Toluene transposons Tn4651 and Tn4653 are classll transposons. J. Bacteriol. 171: 1386-1393.

107. Turner A.K., de la Cruz F., Grinsted J. 1990. Temperature sensitivity of transposition of class II transposons. J. Gen. Microbiol. 136: 65-67

108. Vega C. 1986. Resistance to heavy metals by Pseudomonas aureus clinical isolates. Microbios 48: 159-163.

109. Velasco A., Acebo P., Flores N., Perera J. 1999. The mer operon of the acidophilic bacterium Thiobacillus ferrooxidans counterpart. Extremophiles 3: 35-43.

110. Vishnivetskaya, T., S. Kathariou, J. McGrath, D. Gilichinsky, and J. M. Tiedje. 2000. Low-temperature recovery strategies for the isolation of bacteria from ancient permafrost sediments. Extremophiles 4: 165-173.

111. Vorobyova, E., V. Soina, M. Gorlenko, N. Minkovskaya, N. Zalinova, A. Mamukelashvili, D. Gilichinsky, E. Rivkina, and T. Vishnivetskaya. 1997. The deep cold biosphere: facts and hypothesis. Fems Microbiology Reviews 20: 277-290.

112. Walker J., Colwell R. 1974. Mercury-resistant bacteria and petroleum degradation. Appl. Microbiol. 27: 285-287.

113. Wang Y., Moore M., Levinson H.S., Silver S., Walsh C., Mahler I. 1989. Nucleotide sequence of a chromosomal mercury resistance determinant from a Bacillus sp. with broad-spectrum mercury resistance. J. Bacteriol. 171: 83-92.

114. Womble D.D., Rownd R.H. 1988. Genetic and physical map of plasmid NR1: comparison with other IncFII antibiotic resistance plasmids. Microbiol Rev. 52: 43351.

115. Yanisch-Perron C., Vieira J., Messing J. 1985. Improved M13 phage cloning vectors and host strains: nucleotide sequences of the M13mpl8 and pUC19 vectors. Gene. 33: 103-19.

116. Yurieva O., Kholodii G., Minakhin L., Gorlenko Zh., Kalyaeva E., Mindlin S., Nikiforov V. 1997. Intercontinental spread of promiscuous mercury resistance operons in environmental bacteria. Mol. Microbiol. 24: 321-329.

117. Zhou, J. Z., M. E. Davey, J. B. Figueras, E. Rivkina, D. Gilichinsky, and J. M. Tiedje. 1997. Phylogenetic diversity of a bacterial community determined from Siberian tundra soil DNA. Microbiology-Uk 143: 3913-39191. БЛАГОДАРНОСТИ

118. Я глубоко благодарна С.3. Миндлин за руководство работой, критическое обсуждение ее результатов и постоянную моральную поддержку.

119. Я также благодарна В.Г. Никифорову за постановку проблемы данного исследования и обсуждение полученных результатов.

120. Я хочу сказать огромное спасибо Ж.М. Горленко, Г.Я. Холодию, И.А. Басс, B.C. Соиной, A.B. Кульбачинскому, Э.С. Каляевой, Е.С. Богдановой за обучение методикам, а также интерес к данному исследованию и неоценимую помощь на всех этапах работы.

121. Я признательна И.А. Басс и Ж.М. Горленко за критические замечания и помощь при редактировании рукописи.