Details

Объект исследования – клубеньковые бактерии вида S.meliloti. Работа выполнена на базе лаборатории генетики и селекции микроорганизмов ФГБНУ ВНИИСХМ. В работе проведен биоинформатический поиск потенциальных элементов CRISPR-Cas систем на плазмидных репликонах бактерий S. meliloti. Впервые показано, что CRISPR-кассеты локализованы на обеих мегаплазмидах, важных для формирования симбиоза, и на криптической плазмиде. Выявлено и проанализировано 168 CRISPR-кассет и 108 cas-генов. Показано, что идентичность между cas-генами в геноме одного штамма отсутствовала, но указанные соответствующие гены были сходными на 98.2% - 100% в геномах разных штаммами. Впервые для кассеты, расположенной на мегаплазмиде, определена потенциальная лидерная последовательность и промотор внутри нее. Показано, что спейсеры указанных кассет имели сходство с фрагментами последовательностей бактериофагов класса Caudoviricetes и рода Pandoravirus, что указывает на их возможную защитную функцию против этих вирусов. Установлено, что все кассеты, локализованные на мегаплазмидах, имели структуру DR-Sp-DR, вместе с тем, структурное разнообразие локусов SMa и SMb, может являться результатом того, что выявленные кассеты участвуют в антифаговой защите у природных штаммов S. meliloti. При выполнении литературного обзора были использованы следующие базы данных: eLIBRARY.RU, NCBI PubMed, CRISPR-Casdb, viruSITE, PhagesDB. Статистическую обработку данных проводили в Microsoft Excel 2016.

The object of of research is root-nodule bacteria of the species Sinorhizobium meliloti. The work was carried out on the basis of the Laboratory of Genetics and Selection of Microorganisms of the All-Russian Research Institute for Agricultural Microbiology. In the study, a bioinformatic search for potential CRISPR-Cas system elements on the plasmid replicons of S. meliloti bacteria was conducted. For the first time, it was shown that CRISPR cassettes are localized on both megaplasmids, which are important for symbiosis formation, as well as on the cryptic plasmid. A total of 168 CRISPR cassettes and 108 cas-genes were identified and analyzed. It was demonstrated that there was no identity between cas-genes within the genome of a single strain, but the corresponding genes were similar by 98.2% - 100% in the genomes of different strains. For the first time, a potential leader sequence and promoter within it were identified for a cassette located on a megaplasmid. It was shown that the spacers of these cassettes had similarities with fragments of bacteriophage sequences from the Caudoviricetes class and the Pandoravirus genus, indicating their possible protective function against these viruses. It was established that all cassettes localized on the megaplasmids had a DR-Sp-DR structure, while the structural diversity of the SMa and SMb loci may result from the involvement of these cassettes in anti-phage defense in natural strains of S. meliloti. In conducting the literature review, the following databases were used: eLIBRARY.RU, NCBI PubMed, GenBank, ResearchGate, I2BC CRISPR-Casdb, viruSITE, Virus-Host DB, NCBI Taxonomy Browser, PhagesDB. Statistical analysis of the experimental data was performed using Microsoft Excel 2016 software package.