XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Введение

Модельные организмы используются для изучения различных свойств, процессов и явлений, наиболее важных для таких наук как: медицина, биология, генетика и прочих. Очевидно, главной из причин использования модельных объектов является надежда на то, что открытые при их изучении закономерности, окажутся свойственными для более похожих организмов, либо для менее похожих, в частности для человека.

Материалы и методы

В виду того, что данная статья является обзорной и собирательной различных исследований в области применения M. genitalium в качестве модельного организма в биологии, то основные материалы и методы будут включать:

1. Поиск и сбор информации по исследуемому вопросу.

2. Изучение разнообразных источников информации с последующей обработкой и категоризацией.

3. Анализ полученных сведений - анализ собранной информации.

4. Проверка на логичность, достоверность и актуальность.

5. Библиографический метод - подсчет количества сделанных публикаций и контент-анализ. Используется для получения сведение об актуальности темы и уровня ее изученности.

Общая характеристика

Mycoplasma genitalium – это микроорганизм, класса Mollicutes, является наименьшим из прокариот, способным к независимой репликации. [6]

Этот организм был впервые выделен в 1981 году, из образца отделяемой уретры пациентов с негонококковым уретритом, но, остаётся достаточно много невыясненных деталей, касающихся его естественного происхождения. Может быть найдена в реснитчатых клетках эпителия мочеполового и дыхательных трактов. Признан патогеном, передающимся половым путём, вызывающим острый, либо хронический негонококковый уретрит у мужчин [3], и все больше данных свидетельствует о том, что он также вызывает воспалительные заболевания органов малого таза у женщин [4]. Его роль в некоторых других клинических синдромах неясна.

Эта бактерия имеет наибольший интерес для биологов, потому что до открытия в 2002 году археи Nanoarchaeum equitans [5], Mycoplasma genitalium считалась организмом с наименьшим размером генома.

Особенности строения генома Mycoplasma genitalium

К настоящему времени накоплено много сведений об структуре и морфологии представителей класса Mollicutes, изучены особенности метаболизма различных видов микоплазм, секвенирован геном отдельных представителей класса, проведен ряд протеомных исследований по изучению белкового состава микроорганизмов.

Согласно современной таксономической классификации, микоплазмы относятся к царству Prokaryotae, отделу Tenericutes, классу Mollicutes, порядку Mycoplasmatales и семейству Mycoplasmataceae, которое, в свою очередь, состоит из родов Mycoplasma и Ureaplasma. Наиболее известным представителем рода Mycoplasma являются Mycoplasma genitalium.

Содержит 74 сайта рестрикции EcoRI и имеет полный размер 582 970 пар оснований. Секвенирование генома началось установлением последовательности случайных генов Петерсоном (Peterson) в 1993 и было завершено в 1995 году. [1]

Клоны были картированы путем гибридизации лямбда-клонов, которые охватывают всю хромосому M. genitalium, с фильтрами реплик, содержащими 856 клонов геномной ДНК. [1]

Разработка и построение минимального генома

В 1999 году был разработан и внедрен группой ученых из J. Craig Venter Institute метод глобального мутагенеза транспозонов, тогда же было экспериментально продемонстрировано что M. genitalium содержит много генов, которые не являются необходимыми для роста в лаборатории, даже несмотря на то, что он имеет наименьший из известных в природе геном автономно воспроизводящейся клетки. Это означало, что должна быть возможность получить минимальную клетку, которая проще любой естественной.

Первоначальный дизайн, основанный на коллективных знаниях молекулярной биологии в сочетании с ограниченными данными о мутагенезе транспозонов, не привел к созданию жизнеспособной клетки. Усовершенствованные методы мутагенеза транспозонов выявили класс квазисущественных генов, которые необходимы для устойчивого роста, что объяснило неудачу первоначального дизайна. Еще три цикла конструирования, синтеза и тестирования с сохранением квазисущественных генов дали JCVI-syn3.0 (531 kbp, 473 гена). Его геном меньше, чем у любой автономно воспроизводящейся клетки в природе.

JCVI-syn3.0 имеет время удвоения ~ 180 мин, дает колонии, которые морфологически сходны с таковыми у JCVI-syn1.0, и, полиморфны при микроскопическом исследовании. [2]

Заключение

M. genitalium представляет собой важный модельный организм в биологии, т.к. в перспективе возможно на основе генетического материала данной бактерии построить простейшую клетку, для исследования фундаментальных основ. Данный микроорганизм находит активное применение в научных исследованиях различных областей естествознания: химических, геномных, биохимических, и др.

Список литературы

1. Петерсон С.Н., Люсьер Т., Хейтцман К., Смит Е.А., Ботт К.Ф., Ху П.С., Хатчисон, Калифорния, 3-й. Генетическая карта хромосомы Mycoplasma genitalium. J Bacteriol. 1995 июнь; 177 (11): 3199-204. DOI: 10.1128 / jb.177.11.3199-3204.1995. PMID: 7768819; PMCID: PMC177011.

2. Hutchison CA 3rd, Chuang RY, Noskov VN, Assad-Garcia N, Deerinck TJ, Ellisman MH, Gill J, Kannan K, Karas BJ, Ma L, Pelletier JF, Qi ZQ, Richter RA, Strychalski EA, Sun L, Suzuki Y, Tsvetanova B, Wise KS, Smith HO, Glass JI, Merryman C, Gibson DG, Venter JC. Design and synthesis of a minimal bacterial genome. Science. 2016 Mar 25;351(6280):aad6253. doi: 10.1126/science.aad6253. Erratum in: ACS Chem Biol. 2016 May 20;11(5):1463. PMID: 27013737.

3. Хорнер П.Дж., Мартин Д.Х. Инфекция Mycoplasma genitalium у мужчин. J Infect Dis. 15 июля 2017 г .; 216 (suppl_2): S396-S405. DOI: 10.1093 / infdis / jix145. PMID: 28838074; PMCID: PMC5853510.

4. Балкус Дж. Э., Манхарт Л. Э., Дженсен Дж. С., Анзала О, Кимани Дж., Швебке Дж., Шафи Дж., Риверс С., Кабаре Е., Макклелланд Р. С.. Инфекция Mycoplasma genitalium у женщин Кении и США. Sex Transm Dis. 2018 август; 45 (8): 514-521. DOI: 10.1097 / OLQ.0000000000000799. PMID: 29465649; PMCID: PMC6043389.

5. Huber H, Hohn MJ, Rachel R, Fuchs T, Wimmer VC, Stetter KO. A new phylum of Archaea represented by a nanosized hyperthermophilic symbiont. Nature. 2002 May 2;417(6884):63-7. doi: 10.1038/417063a. PMID: 11986665.

6. Gnanadurai R, Fifer H. Mycoplasma genitalium: A Review. Microbiology (Reading). 2020 Jan;166(1):21-29. doi: 10.1099/mic.0.000830. PMID: 31329090.

Код для цитирования: Скопировать