РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 7
1.1 Обзор литературы 7
1.1.1 Характеристика повторяющихся элементов 7
1.1.2 Обзор повторяющихся последовательностей в геномах грибов 12
1.1.3 Обзор подходов к поиску повторяющихся нуклеотидных
последовательностей 13
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 17
2.1 Методы исследования 17
2.2 Программное средство TEclass 18
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 20
3.1 Результаты работы RepeatModeler 20
3.2 Результаты работы TEclass classifier 21
ВЫВОДЫ 23
Список сокращений 24
Список использованных источников 25
ПРИЛОЖЕНИЕ 29
Повторяющиеся последовательности - это участки ДНК, включённые в геном, последовательность которых состоит из повторяющихся фрагментов.
Такие последовательности вносят значительный вклад в эволюцию транскриптомов, промоторов и протеомов. Повторы ДНК, которые представляют основную часть большинства геномов, вызывают его нестабильность, часто приводящую к перестройкам хромосом и заболеваниям [1].
У высших эукариот от 40% всего генома составляют повторы, у грибов их меньше (около 10%) и они в основном представлены длинными концевыми повторами (LTRs).
Кроме того, значительная часть генома эукариот представлена нетранслируемыми участками - интронами. У грибов интроны обнаружены в небольшом числе генов [2].
Анализ повторяющихся последовательностей в геномах грибов рода Porodaedaleaи Armillariaбыл начат с целью поиска новых важных генов и метаболических путей, участвующих в разложении древесины и лигнина.
Род Porodaedaleaиграет важную биологическую и экологическую роль в поддержании минерального баланса в бореальных лесных экосистемах, а также участвует в глобальном углеродном цикле. Воздействие этого рода грибов на растения может увеличиться из-за глобального изменения климата. Эти грибы эффективно разлагают древесину, лигнин и целлюлозу на более простые соединения, которые могут быть использованы в производстве этанола на основе целлюлозы.
Armillariaотносится к грибам-некротрофам. Этот гриб колонизирует живые корни, убивает корневую ткань, а затем использует мертвые ткани как источник питания. Тем самым паразит избегает иммунных реакций, которые присущи всем живым клеткам, а гибель участков зараженного растения опережает заселение их гифами паразита [3].
До сих пор не до конца ясна роль и функциональное значение повторов. Постепенно накапливаются сведения о том, что они могут играть важную роль в эволюционном развитии организмов, процессе репликации и формирования нуклеопротеиновых комплексов, а также влиять на регуляцию генной экспрессии [4]. Маскировка повторов, которая является важным этапом при аннотации геномов, не может быть выполнена без точного и полного обнаружения всех повторяющихся последовательностей.
Объектом исследования являются геномы грибов Porodaedalea niemelaei M. Fischer , Porodaedalea chrysoloma (Fr.) Fiasson & Niemela и Armillaria borealis.
Предмет исследования: повторяющиеся последовательности в геномах Porodaedalea niemelaei, P. Chrysolomaи Armillaria borealis.
Целью настоящей работы является нахождение повторяющихся последовательностей в геномах P. niemelaei, P. chrysolomaи Armillaria borealis, их классификация, а также сравнение с ранее изученными родственными видами.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
- обзор имеющихся сведений о функциональном значении повторяющихся последовательностей;
- обзор программного обеспечения для поиска повторяющихся последовательностей;
- поиск повторяющихся нуклеотидных последовательностей в геномах P. niemelaei, P. chrysolomaи Armillaria borealis;
- обзор программного обеспечения для выявления неклассифицированных повторяющихся последовательностей;
- классификация неизвестных последовательностей в геноме;
- анализ полученных результатов.
Исследования повторяющихся последовательностей позволят сформировать более точные представления о структуре генома, также они необходимы для аннотирования геномов, филогенетических и эволюционных исследований.
Выпускная квалификационная работа выполнена в лаборатории лесной геномики СФУ в рамках проекта «Геномные исследования основных бореальных лесообразующих хвойных видов и их наиболее опасных патогенов в Российской Федерации», руководимого проф. К. В. Крутовским и финансируемого Правительством РФ (договор №14.Y26.31.0004). Автор работы выражает искреннюю благодарность И.Н. Павлову за предоставленные образцы грибов, Орешковой Н.В. за пробоподготовку и секвенирование, Путинцевой Ю.А. и Садовскому М.Г. за руководство, а также всем членам лаборатории за участие в обсуждении результатов работы и ценные советы.
1) Получены библиотеки повторов для трёх видов грибов. Porodaedalea niemelaeiсодержит 158 повторов, P. chrysoloma- 122, а Armillaria borealis - 886.
2) Проведена классификация ранее неизвестных геномных повторов в Porodaedalea chrysoloma, Porodaedalea niemelaeiи Armillaria borealis;
3) У рода Porodaedalea 40-45 % повторов пришлось на транспозоны II типа (DNA), у Armillariaих оказалось всего около 10 %.
4) Длинные концевые повторы у Armillariaсоставляют 83 %, у P. nimelaeiи P. chrysolomaих 28 % и 34 %, соответственно.
