ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Азотфиксирующие бактерии 6
1.2 Генетический аппарат бактерий 7
1.3 Ген 16S рРНК 9
1.4 Полимеразная цепная реакция 10
1.5 Рестрикция ДНК 13
1.6 Электрофорез ДНК 17
1.7 Анализ полиморфизма длин рестрикционных фрагментов 22
1.8 Анализ in silico 24
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 25
2.1 Объекты исследования 25
2.2 Методика выделения ДНК 25
2.3 Проведение полимеразной цепной реакции 26
2.4 Проведение реакции рестрикции 27
2.5 Проведение электрофореза 28
2.6 Методика очистки ДНК ампликонов 30
3. РЕЗУЛЬТАТЫ 31
3.1 Выделение ДНК из образцов бактерий 31
3.2 Получение ампликонов гена 16S рРНК 33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 42
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 44
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Цель работы: Идентифицировать бактерии рода Rhizobiumсреди образцов почвенных бактерий, используя метод анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов гена 16S-pPHK.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Выделить из биомассы микроорганизмов ДНК, определить ее концентрацию и качество.
2. Получить ампликоны 500L-1350R гена 16S pPHK и провести реакции рестрикции с полученными ампликонами, чтобы затем с помощью электрофореграммы определить вид исследуемой бактерии.
3. Провести электрофорез полученных продуктов гидролиза ампликонов рестриктазами и задокументировать полученные электрофореграммы.
4. Провести рестрикцию ампликонов 500L-1350R гена 16S-pPHK бактерий рода Rhizobium in silicoс использованием базы данных Genbank.
5. Сравнить практические и теоретические картины электрофоретического разделения рестриктов данных ампликонов и сделать вывод по полученным совпадениям о родовой принадлежности исследуемого образца.
Работа выполнена на кафедре Медицинской биологии в Институте Фундаментальной Биологии и Биотехнологии.
В ходе работы была выделена и очищена ДНК высокого качества из образцов почвенных бактерий. Были получены ампликоны гена 16s рРНК размером около 900 п.о. С полученными ампликонами были проведены реакции рестрикции. Данные, полученные в ходе экспериментов, были сверены с результатами анализа in silicoнуклеотидных последовательностей ДНК из базы данных GenBank. По результатам сравнения построенных электрофореграмм образцы 10 и 11 оказались представителями рода Rhizobium.
Метод анализа полиморфизма длин рестрикционных фрагментов гена 16s рРНК может служить достаточно простым способом идентификации микроорганизмов.
1. Бактериальные удобрения на основе клубеньковых бактерий, нитрагин и ризоторфин - [Электронный ресурс] : Режим доступа
http://www.biotechnolog.ru/prombt/prombt9_4.htm
2. Rhizobium (бактерии, род) - [электронный ресурс] : режим доступа http://medbiol.ru/medbiol/botanica/000d4d56.htm
3. Мишустин, К. Н., Шильникова, В. К.. Биологическая фиксация атмосферного азота / К. Н. Мишустин, В. К. Шильникова - М.: 1968.
4. Стойниер, Р., Эдель берт, Э., Ингрэм, Дж . Мир микробов. пер. с англ.. т. 1-3 / Р. Стойниер, Э. Эдель берт, Дж. Ингрэм. - М.: 1979.
5. Лесная энциклопедия: В 2-х т./Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1985.¬563 с.
6. Лысак, В.В. Л88 Микробиология : учеб. пособие / В. В. Лысак. - Минск : БГУ, 2007. - 000 с. : ил. ISBN 985-485-709-3.
7. Гусев, М. В. Микробиология / М. В. Гусев, Л. А. Минеева . — Москва : Изд- во МГУ, 2004. — 448 с.
8. Прунтова, О.В. Курс лекций по общей микробиологии и основам вирусологии. В 2 ч. Ч. 1 / О. В. Прунтова, О. Н. Сахно, М. А. Мазиров ; В ладим. гос. ун-т. - Владимир : Изд-во Владим. гос. ун-та, 2006. - 192 с.
9. Попова, Н. А. Введение в биологию. учеб. пособие / Н. А. Попова. - Новосибирск : Новосиб. гос. университет. - 2012. - 271 с.
10. Квитко, К.В., Захаров И.А. Генетика микроорганизмов : уч. пособие / К.В. Квитко, И.А. Захаров под ред. А.В. Пиневича. - 2-е изд. - Санкт-Петербург : Изд. дом СПб. ун-та, 2012. - 268 с.
11. Шестаков, С.В. Как происходит и чем лимитируется гори- зонтальный перенос генов у бактерий / С.В. Шестаков // Экол. генетика. 2007. Т.5, № 2. - С. 12-24.
12. Chen, L. Rapid Sanger sequencing of the 16S rRNA gene for identification of some common pathogens / L. Chen, Y. Cai, G. Zhou, X. Shi, J. Su, G. Chen, K. Lin // PloS one. - 2014. - T. 9, №. 2. - C. 8.
13. Ботина, С. Г. Идентификация промышленных штаммов молочнокислых бактерий методами молекулярно-генетического / С. Г. Ботина // Генетика. - 2006. - Т. 42, № 12. - С. 1621-1635.
14. Точилина, А. Г. Индикация и идентификация бактерий рода Lactobacillus с использованием полимеразной цепной реакции / Г. А. Точилина // Микробиология, эпидемиология и иммунобиология. - 2008, № 3. - С. 69¬73.
15. National Center for Biotechnology Information - [электронный ресурс] :
режим доступа http://www.ncbi.nlm.nih.gov
16. Паренков, А. Д. Пособие к практическим занятиям по молекулярной биологии. Часть 2. Методы молекулярной диагностики : учебно¬методическое пособие / А.Д. Перенков [и др.]. - Нижний Новгород : Нижегородский госуниверситет им. И.Н. Лобачевского, 2015. - 44 с.
17. Александров, А. А Применение полимеразной цепной реакции для диагностики и оценки эффективности химиотерапии туберкулеза : автореф. дис. ... канд. мед. наук : 03.00.07 / Александров Андрей Александрович. - Москва. - 94 с.
18. Лопухов, Л. В. , М. В. Эйдельштейн. Полимеразная цепная реакция в
клинической микробиологической диагностике / Л. В.Лопухов, М. В. Эйдельштейн // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. - 2000. - Т. 2, № 3. - С. 96 - 106.
19. Патрушев, Л. И. Искусственные генетические системы / Л. И. Патрушев. — Москва : Наука, 2005. - Т.2. - 276 c.
20. Оберемок, В.В. Методические рекомендации к применению ПЦР-метода / В.В. Оберемок : методические указания. - Симферополь, 2008. - 35 с.
21. Гринев, В. В. Введение в технику полимеразной цепной реакции : метод. пособие к лабораторным занятиям по специальному практикуму для студентов биол. фак. / В.В.Гринев. - Минск : БГУ, 2008. - 48 с.
22. Pingoud, A. et al. Type II restriction endonucleases: structure and mechanism / A. Pingoud et al. // Cellular and molecular life sciences. - 2005. - T. 62, №. 6. - C. 685-707.
23. Чмуж, E. В. и др. Новая эндонуклеаза рестрикции Bisl из Bacillus subtilis ТЗО узнает метилированную последовательность ДНК 5'-G (m5C)> l'NGC-3'/ Е. В. Чмуж и др. // Биотехнология. - 2005. №. 3. - С. 22 - 26.
24. Классификация, номенклатура и характеристика рестриктаз [электронный ресурс] - режим доступа: http://www.biotechnolog.ru/ge/ge3_2.htm
25. Oller, A.R., Vanden Broek W., Conrad M., Topal M.D. Biochemistry, 1991, v. 30, p. 543—549.
26. Slaymaker, I. M., Gao, L., Zetsche, B., Scott, D. A., Yan, W. X., &Zhang, F. (2016). «Rationally engineered Cas9 nucleases with improved specificity». Science351 (6268): 84-88.
27. Чернухин В. А. Сравнительный рестрикционный анализ хромосомной днк крысы in vitro и in silico / и др. В. А. Чернухин, М.А. Абдурашитов, В.Н. Томилов, Д.А. Гончар, С.Х. Дягтярев // Вестник биотехнологии. - 2006. - Т. 2, №. 3. - С. 39.
28. Белова, Е. Г. Герпесвирусы 6, 7, 8-го типов / Е. Г Белова, Т. К. Кускова // Лечащий врач. - 2006. - Т. 2, С. 76 - 79.
29. Кравец, А. П. Изменения профиля метилирования ДНК растений пшеницы при хроническом у облучении семян / А. П. Кравец , T. A. Мюссе , А. В. Литвинчук, Ш. Остермиллер, Г. С. Венгжен, Д. М. Гродзинский // Цитология и генетика. 2010. № 5. - С. 18 - 22.
30. Зернов, Ю. П. Использование рестрикционного анализа амплифицированного гена 16S РНК для идентификации микроорганизмов на примере бактериальных продуцентов термолабильной щелочной
фосфатазы / Ю. П. Зернов, М. Л. Абдурашитов, С. Х. Дегтярев // Биотехнология. - 2005. №. 6. - С. 3 - 11.
31. Абдурашитов, М. А. Метод рестрикционного анализа геномов млекопитающих in silico / М.А. Абдурашитов, В.Н. Томилов, В.А. Чернухин, Д.А. Гончар, С.Х. Дегтярев // Вестник биотехнологии и физико - химической биологии имени Ю.А. Овчиннико : Москва, 2006. - Т.2, № 3 - С. 29 - 39.
32. Гусейнов, О. А. Методы биохимических исследований : учеб.-метод. пособие к лаб. занятиям / Сиб. федерал. ун-т; сост. О. А. Гусейнов. - Красноярск : СФУ, 2012. - 46 с.
33. Лагодич, А. В. Методы анализа нуклеиновых кислот : учеб.-метод. пособие для студентов биол. фак. / А. В. Лагодич, О. В. Лагодич. - Минск : БГУ, 2013. - с.47
34. Васильева, Л. Г. Выделение плазмидной ДНК и ее анализ методом горизонтального электрофореза в агарозном геле : методическое руководство для школы молодых ученых / Л. Г. Васильева. - М : Пущино, 2016. - 6 с.
35. Сомма, М. Анализ образцов пищевых продуктов на присутствие генетически модифицированных организмов. Сессия 5. Электрофорез в агарозном геле / М. Сомма, М. Кверчи // Всемирная организация здровоохранения. Европейское бюро. - 13 с.
36. Lucotte, G. Introduction to Molecular Cloning Techniques / G. Lucotte; F. Baneyx // Wiley-Blackwell. - 1993. - p. 41.
37. Шлык-Кернер, О.В. Основы генетической инженерии: лабораторный практикум / О. В. Шлык-Кернер Ижевск : Удмуртский университет, 2012. - 56с.
38. Rasmussen H. B. Restriction fragment length polymorphism analysis of PCR- amplified fragments (PCR-RFLP) and gel electrophoresis-valuable tool for genotyping and genetic fingerprinting / Rasmussen H. B. // InTech, 2012.
39. RFLP Method - Restriction Fragment Length Polymorphism [электронный
ресурс] - режим доступа:
http://www.bio.davidson.edu/courses/genomics/method/RFLP.html
40. Пономарева, Н. С. Применение расстояний редактирования при биоинформационном анализе геномов для задач оценки состояния репродуктивной системы / Н. С. Пономарева., Г. Н. Реброва, Е. А. Колина // Фундаментальные исследования. - 2015. №. 7. - С. 774 - 777.
41. Выделение ДНК [электронный ресурс] - режим доступа: http://www.bio- protech.com.tw/databank/DataSheet/DNARNAPuri/axyprep%20bacterial%20gen ogen%20DNA%20miniprep%20kit.pdf
42. pDRAW32 [электронный ресурс] - режим доступа:
http://www.acaclone.com