ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 4
1.1. Азотфиксация 4
1.2. Азотфиксирующие бактерии 6
1.3. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы (Azotobacter,
Beijerinckia, Clostridium) 7
1.4. Нитрогеназа (строение, принцип работы) 16
1.5. Происхождение нитрогеназы 18
1.6. Структуры и функции нитрогеназы 20
1.7. Организация и экспрессия nif-генов 21
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Компьютерные программы для анализа нуклеотидных
последовательностей Lasergene 26
2.2. Краткий обзор базы нуклеотидных последовательностей 26
2.3. Работа с программой BLAST 28
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
3.1. Филогенетическое древо клубеньковых бактерий рода Rhizobium,
построенное на основе сравнительного анализа последовательностей гена nifA 32
3.2. Филогенетическое древо клубеньковых бактерий рода Ensifer
(Sinorhizobium), построенное на основе сравнительного анализа последовательностей гена nifA 33
3.3. Филогенетическое древо клубеньковых бактерий рода Mesorhizobium,
построенное на основе сравнительного анализа последовательностей гена nifA 33
3.4. Филогенетическое древо клубеньковых бактерий, построенное на основе
сравнительного анализа последовательностей гена nifA 34
ВЫВОДЫ 36
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ 40
Актуальность
Почвенные бактерии характеризуются высокой пластичностью генома, рекомбинационной активностью и активной вовлеченностью в процессы горизонтального обмена генами. Одними из часто передаваемых друг другу генов являются гены белков, участвующих в биологической фиксации азота - nif-гены. Основным способом горизонтального переноса генов (ГПГ) является конъюгация. Ввиду того, что данный процесс часто прерывается, в клетку не всегда успевают попасть все гены азотфиксирующего кластера и бактерия теоретически недостающие гены может добрать в следующем раунде конъюгации. Поскольку в этом процессе могут участвовать не только представители одного вида, но и бактерии разных фил, то это приводит перекомбинации nif-генов разных бактерий, что является элементом комбинативного эволюционного процесса. Известно, что гены коровых белков нитрогеназы организованы в один оперон и наследуются всегда вместе, что нельзя сказать о генах вспомогательных белков, образующих у многих азотфиксирующих бактерий отдельные опероны. Особенно это характерно для клубеньковых бактерий, для которых характер на разобщенность nif-генов по разным оперонам, и в этом плане данные бактерии являются удобным объектом для исследования комбинативной эволюции азотфиксации у бактерий. Одним из наименее сцепленных с генами коровых белков, но тем не менее являющийся неотъемлемой частью нитрогеназной системы является ген nifA, кодирующий регуляторный белок NifA, от которого зависит запуск всей нитрогеназной системы микроорганизмов. Данный белок являясь энхансерным элементом и является ключевым белком, запускающим экспрессию всех генов, участвующих в процессе азотфиксации. Поэтому ген nifA является удобным объектом для исследования комбинативной эволюции у азотфиксирующих бактерий.
Цель работы
Исследование генетического разнообразия и филогении генов nifA у клубеньковых бактерий.
Задачи исследования
1. Сбор последовательностей генов nifA азотфиксирующих бактерий из базы нуклеотидных последовательностей.
2. Провести филогенетический анализ собранных последовательностей.
3. Провести сравнение филогении гена nifA и 16S рибосомального гена.
1. Для гена nifA характерен высокий полиморфизм внутри родов бактерий, выражающийся как в нуклеотидном составе, так и в размере генов.
2. Выявлено отсутствие строгого соответствия филогении гена nifA и гена 16S рРНК бактерий.
