|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Evolution of restriction-modification systems with two DNA-methyltransferasesкурсовая работа (Специалист)
- Научные руководители: Алексеевский А.В., Спирин Сергей Александрович
- Автор: Фокина Анастасия Станиславовна
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Факультет биоинженерии и биоинформатики
- Год защиты: 2023
- Курс: 4
- Аннотация: В ходе эволюции для защиты от вирусов архей и бактериофагов у прокариотических организмов развилось множество систем бактериального иммунитета. Системы рестрикции-модификации (РМ) — самый распространенный вариант таких приспособлений. Эти системы состоят из нескольких ферментов. Один из них отвечает за распознавание определенной, специфичной для системы, последовательности ДНК, и гидролизует её в том случае, если она не метилирована. Этот фермент, соответственно, называется эндонуклеазой рестрикции (ЭР), если вносит двуцепочечные разрывы, и никазой, если одноцепочечные. Другой фермент — метилтрансфераза (МТаза) метилирует собственную ДНК прокариотического организма во избежание её гидролиза эндонуклеазой. В состав системы РМ могут входить и другие белки, но их наличие не является обязательным. Системы РМ могут принадлежать к некоторому количеству типов в зависимости от их ферментного состава, особенностей взаимодействия с сайтом в последовательности ДНК и другим параметрам. Системы подтипа IIS содержат две метилтрансферазы, метилирующие разные цепи ДНК, часто даже по различным сайтам. Мы исследовали классы систем РМ (введенное нами понятие, определяемое как группы систем РМ, выделяемые по семействам каталитических доменов в ферментах системы), содержащие две метилтрансферазы, которые принадлежат к одному семейству. Для двух классов было обнаружено, что последовательности всех метилтрансфераз из систем этих классов группируются в две клады. При этом клады имеют схожую топологию и одинаковые размеры, равные числу систем в классе. МТазы из одной системы попадают строго в разные клады. Наблюдение может говорить о том, что разделение последовательностей двух метилтрансфераз класса произошло у общего предка организмов, которым принадлежат системы. После разделения 5 МТазы, вероятно, шли независимыми друг от друга эволюционными путями у разных организмов. После этого было выдвинуто предположение, что данное наблюдение может быть верно и для других классов систем РМ, которые содержат две МТазы. В моей предыдущей курсовой работе для проверки данной гипотезы был выбран класс систем NOV_C/DNA_methylase x2. Этот класс содержит 57 систем (до кластеризации и добавления систем с ложно-одиночными МТазами). Было построено дерево метилтрансфераз, на котором четко разделены две клады ферментов. После успешно проведенной предыдущей работы было решено исследовать другие классы систем РМ, которые содержат две МТазы. Исследовать классы с небольшим числом систем представляется более реальной задачей на данный момент. В дальнейшем планируется провести масштабирование сформулированной методики и изучить также эволюцию ферментов, которые входят в состав больших классов систем РМ с двумя МТазами. Таким образом, для работы был выбран самый большой из малых классов рассматриваемых систем — HNH_2/DNA_methylase x2. В ходе работы были построены деревья ферментов, входящих в этот класс, и обнаружилось, что в данном классе МТазы эволюционировали иначе, чем в классах, рассматривавшихся прежде. Для более углубленного изучения эволюции двойных метилтрансфераз данного класса в исследование были включены системы с одиночными МТазами, ферменты которых содержали аналогичные домены. Также последовательности МТаз были разделены на две части, т.к. на выравнивании было заметно, что эволюция первой части (примерно две трети последовательностей) и второй части различается. Каждая часть изучалась отдельно.
- Добавил в систему: Алексеевский Андрей Владимирович