Геномные последовательности цианобактерий: общие сведения
Существование данных о геномных последовательностях значительно изменило стратегию исследований в ходе генетического анализа тех цианобактерий, геномы которых секвенированы. Например, при поиске сайта инсерции транспозона, необходимо лишь секвенировать ДНК, прилежащую к транспозону. Достаточно лишь секвенировать фрагмент белка для того, чтобы потом идентифицировать ген, которым он кодируется [ Koksharova O.A., Wolk C.P. 2002a ]. Или, например, если идентифицирован ДНК-связывающий сайт цианобактерии, все такие сайты при наличии геномной нуклеотидной последовательности могут быть определены в геноме этой и, вероятно, близких к ней цианобактерий.
Анализ геномов позволяет выявить все гены, которые кодируют особые типы белков (например, сигма факторы или протеинкиназы), а их функции могут быть определены с помощью систематического мутагенеза этих генов. Например, так были найдены гены Synechocystis, кодирующие белки, связывающие циклические нуклеотиды [ Ochoa de Alda J.A., Houmard J. 2000 ]. Путем систематической инактивации генов, кодирующих протеин-гистидин- киназы, и с помощью ненаправленного кассетного мутагенеза генома Synechocystis, были обнаружены гены, вовлеченные в процессы восприятия низких температур и ответа на их воздействие [ Suzuki I., et al. 2001 , Suzuki I., et al. 2000 ]. Этот подход позволил продемонстрировать, что Synechocystis имеет множественные NAD(P)H дегидрогеназные комплексы со специфическими функциями [ Ohkawa H., et al. 2000 ]. Были обнаружены пять генов, кодирующие маленькие Cab-подобные белки - группу цианобактериальных белков, которые могут быть вовлечены в связывание c пигментами [ Funk C., Vermaas W. 1999 ]. Анализ геномных последовательностей позволил установить, что нитчатая цианобактерия Anabaena 7120 имеет девять ДНК метилтрансфераз [ Matveyev A.V., et al. 2001 ].
Наличие информации о геномных последовательностях позволяет развивать методы для их анализа [ Hirosawa M., et al. 1997 ]. Так, например, гены, претерпевшие горизонтальный перенос, могут быть предположительно идентифицированы in silico [ Mrazek J., et al. 2001 ].
Майкроэррей анализ доступен для генома Synechocystis благодаря разработкам компании TaKaRa Shuzo. Этот тип исследований позволяет оценить на уровне транскрипции ответ большинства генов данного организма на изменение условий окружающей среды, например, на увеличение интенсивности света [ Hihara Y., et al. 2001 ].
Хочется отметить, что информация о полной нуклеотидной последовательности геномов одних штаммов цианобактерий является ценным источником информации при изучении других цианобактерий. Например, информация о пептидах из белка, предположительно специфичного для акинет (цианобактериальных спор), и выделенного из Anabaena cylindrica , проявляющих сходство с пептидами белка, предсказанного для Anabaena 7120, позволила ускорить выделение соответствующего гена из Anabaena variabilis ATCC 29413 [ Zhou R., Wolk C.P. 2002 ].
