vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RASvavilov-188Research ArticleСтатьиArticlesЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ И ВТОРИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ В мРНК В РАЗНЫХ ВИДАХ MycoplasmaGENE EXPRESSION AND mRNA SECONDARY STRUCTURES IN DIFFERENT Mycoplasma SPECIESСоколовВ. С.SokolovV. S.sokovlad1@bionet.nsc.ruЛихошвайВ. А.LikhoshvaiV. A.sokovlad1@bionet.nsc.ruМатушкинЮ. Г.MatushkunYu. G.sokovlad1@bionet.nsc.ruФедеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, Russia Novosibirsk National Research State University, Novosibirsk, RussiaRussian Federation201310012015174/1639650Copyright © Соколов В.С., Лихошвай В.А., Матушкин Ю.Г., 20152015Соколов В.С., Лихошвай В.А., Матушкин Ю.Г.Sokolov V.S., Likhoshvai V.A., Matushkun Y.G.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/188

Определение эффективности экспрессии генов организма является актуальной и важной задачей современной биологии. Особый интерес представляют микроорганизмы, паразитирующие на человеке и домашних животных. В работе был проведен биоинформатический анализ геномов 62 штаммов бактерий, принадлежащих к роду Mycoplasma. Показано, что эффективность трансляции генов у этих организмов зависит от количества потенциальных вторичных структур в них и не зависит от кодонного состава. Обнаружены виды с пониженным содержанием локальных инвертированных повторов в генах. Анализ филогении показал возможную связь этой особенности со средой обитания данных организмов. Обнаружена не свойственная остальным микоплазмам высокая концентрация локальных инвертированных повторов в районе старт-кодона трансляции в генах M. haemofelis.

Evaluation of gene expression efficiency in different organisms is a vital task of modern biology. Microorganisms that feed on humans and pets are particularly interesting. In this work, bioinformatical analysis of 62 Mycoplasma strains is performed. It has been shown that translation efficiency in these organisms depends on the number of potential secondary structures in genes and does not depend on codon compositions. Several species with low concentrations of local inverted repeats in genes have been found. Phylogenetic analysis shows that this feature may be associated with their environment. High concentrations of local inverted repeats, not typical of other Mycoplasma species, have been found in the translation start regions of M. haemofelis genes.

Mycoplasmaчастоты кодоноввторичные структурыэффективность трансляцииMycoplasmacodon frequenciessecondary structurestranslation efficiencyпрограммы Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология» (проект 6.6) и «Происхождение биосферы и эволюция гео-биологических систем» (№ 15); грант НШ-5278.2012.4 и грант РФФИ № 13-04-0062013ReferencesЛихошвай В.А., Матушкин Ю.Г. Предсказание эффективности экспрессии генов по их нуклеотидному составу // Молекуляр. биология. 2000. Т. 34. № 3. С. 406–412.Лихошвай В.А., Матушкин Ю.Г. Предсказание эффективности экспрессии генов по их нуклеотидному составу // Молекуляр. биология. 2000. Т. 34. № 3. С. 406–412.Andersson S.G.E., Kurland C.G. Codon preferences in freeliving microorganisms // Microbiol. Rev. 1990. V. 54. Р. 198–210.Andersson S.G.E., Kurland C.G. Codon preferences in freeliving microorganisms // Microbiol. Rev. 1990. V. 54. Р. 198–210.Bennetzen J.L., Hall B.D. Codon selection in Yeast // J. Biol. Chem. 1982. V. 257. Р. 3026–3031.Bennetzen J.L., Hall B.D. Codon selection in Yeast // J. Biol. Chem. 1982. V. 257. Р. 3026–3031.Dam E.B., Pleij C.W., Bosch L. RNA pseudoknots: translational frameshifting and readthrough on viral RNAs // Virus Genes. 1990. V. 4. Р. 121–136.Dam E.B., Pleij C.W., Bosch L. RNA pseudoknots: translational frameshifting and readthrough on viral RNAs // Virus Genes. 1990. V. 4. Р. 121–136.Collier A.M., Clyde W.A. Jr. Relationships between Mycoplasma pneumoniae and human respiratory epithelium // Infect. Immun. 1971. V. 3. No. 5. P. 694–701.Collier A.M., Clyde W.A. Jr. Relationships between Mycoplasma pneumoniae and human respiratory epithelium // Infect. Immun. 1971. V. 3. No. 5. P. 694–701.Gouy M., Gautier C. Codon usage in bacteria: correlation with gene expressivity // Nucl. Acids Res. 1982. V. 10. Р. 7055–7070.Gouy M., Gautier C. Codon usage in bacteria: correlation with gene expressivity // Nucl. Acids Res. 1982. V. 10. Р. 7055–7070.Grantham R., Gautier C., Gouy M. et al. Codon catalog usage and the genome hypothesis // Nucl. Acids Res. 1980. V. 8. r49–r62.Grantham R., Gautier C., Gouy M. et al. Codon catalog usage and the genome hypothesis // Nucl. Acids Res. 1980. V. 8. r49–r62.Ikemura T. Codon usage and tRNA content in unicellular and multicellular organisms // Mol. Biol. Evol. 1985. V. 2. Р. 13–34.Ikemura T. Codon usage and tRNA content in unicellular and multicellular organisms // Mol. Biol. Evol. 1985. V. 2. Р. 13–34.Jacks T., Madhani H.D., Masiarz F.R., Varmus H.E. Signals for ribosomal frameshifting in the Rous sarcoma virus gag-pol region // Cell. 1988. V. 55. Р. 447–458.Jacks T., Madhani H.D., Masiarz F.R., Varmus H.E. Signals for ribosomal frameshifting in the Rous sarcoma virus gag-pol region // Cell. 1988. V. 55. Р. 447–458.Li H., Luo L. The relation between codon usage, base correlation and gene expression level in Escherichia coli and Yeast // J. Theor. Biol. 1996. V. 181. Iss. 2. P. 111–124.Li H., Luo L. The relation between codon usage, base correlation and gene expression level in Escherichia coli and Yeast // J. Theor. Biol. 1996. V. 181. Iss. 2. P. 111–124.Likhoshvai V.A., Matushkin Yu.G. Differentiation of single-cell organisms according to elongation stages crucial for gene expression efficacy // FEBS Lett. 2002. V. 516. P. 87–92.Likhoshvai V.A., Matushkin Yu.G. Differentiation of single-cell organisms according to elongation stages crucial for gene expression efficacy // FEBS Lett. 2002. V. 516. P. 87–92.Lopinski J.D., Dinman J.D., Bruenn J.A. Kinetics of ribosomal pausing during programmed –1 translational frameshifting // Mol. Cell. Biol. 2000. V. 20. Р. 1095–1103.Lopinski J.D., Dinman J.D., Bruenn J.A. Kinetics of ribosomal pausing during programmed –1 translational frameshifting // Mol. Cell. Biol. 2000. V. 20. Р. 1095–1103.Matushkin Yu.G., Likhoshvai V.A., Kochetov A.V. Local secondary structure may be a critical characteristic influencing translation of unicellular organisms mRNA // Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. Boston a.o.: Kluwer Acad. Publ., 2004. Р. 103–114.Matushkin Yu.G., Likhoshvai V.A., Kochetov A.V. Local secondary structure may be a critical characteristic influencing translation of unicellular organisms mRNA // Bioinformatics of Genome Regulation and Structure. Boston a.o.: Kluwer Acad. Publ., 2004. Р. 103–114.Peters I.R., Helps C.R., McAuliffe L. et al. RNase P RNA gene (rnpB) phylogeny of Hemoplasmas and other Mycoplasma species // J. Clin. Microbiol. 2008. V. 46. No. 5. Р. 1873–1877.Peters I.R., Helps C.R., McAuliffe L. et al. RNase P RNA gene (rnpB) phylogeny of Hemoplasmas and other Mycoplasma species // J. Clin. Microbiol. 2008. V. 46. No. 5. Р. 1873–1877.Powell D.A., Hu P.C., Wilson M. et al. Attachment of Mycoplasma pneumoniae to respiratory epithelium // Infect. Immun. 1976. V. 13 No. 3. P. 959–966.Powell D.A., Hu P.C., Wilson M. et al. Attachment of Mycoplasma pneumoniae to respiratory epithelium // Infect. Immun. 1976. V. 13 No. 3. P. 959–966.Sharp P.M., Li W.H. The codon adaptation index – a measure of directional synonymous codon usage bias, and its potential applications // Nucl. Acids Res. 1987. V. 15. Р. 1281–1295.Sharp P.M., Li W.H. The codon adaptation index – a measure of directional synonymous codon usage bias, and its potential applications // Nucl. Acids Res. 1987. V. 15. Р. 1281–1295.Sorensen M.A., Kurland C.G., Pedersen S. Codon usage determines translation rate in Escherichia coli // J. Mol. Biol. 1989. V. 207. Р. 365–377.Sorensen M.A., Kurland C.G., Pedersen S. Codon usage determines translation rate in Escherichia coli // J. Mol. Biol. 1989. V. 207. Р. 365–377.Stenico M., Lloyd A.T., Sharp P.M. Codon usage in Caenorhabditis elegans: delineation of translational selection and mutational biases // Nucl. Acids Res. 1994. V. 22. Р. 2437–2446.Stenico M., Lloyd A.T., Sharp P.M. Codon usage in Caenorhabditis elegans: delineation of translational selection and mutational biases // Nucl. Acids Res. 1994. V. 22. Р. 2437–2446.Takyar S., Hickerson R.P., Noller H.F. mRNA helicase activity of the ribosome // Cell. 2005. V. 120. Р. 49–58.Takyar S., Hickerson R.P., Noller H.F. mRNA helicase activity of the ribosome // Cell. 2005. V. 120. Р. 49–58.Thanaraj T.A., Argos P. Ribosome-mediated translational pause and protein domain organization // Protein Sci. 1996. V. 5. Р. 1594–1612.Thanaraj T.A., Argos P. Ribosome-mediated translational pause and protein domain organization // Protein Sci. 1996. V. 5. Р. 1594–1612.Varenne S., Buc J., Lloubes R., Lazdunski C. Translation is a non-uniform process. Effect of tRNA availability on the rate of elongation of nascent polypeptide chains // J. Mol. Biol. 1984. V. 180. Р. 549–576.Varenne S., Buc J., Lloubes R., Lazdunski C. Translation is a non-uniform process. Effect of tRNA availability on the rate of elongation of nascent polypeptide chains // J. Mol. Biol. 1984. V. 180. Р. 549–576.Vladimirov N.V., Likhoshvai V.A., Matushkin Yu.G. Correlation of codon biases and potential secondary structures with mRNA translation efficiency in unicellular organisms // Mol. Biol. 2007. V. 41. No. 5. Р. 926–933.Vladimirov N.V., Likhoshvai V.A., Matushkin Yu.G. Correlation of codon biases and potential secondary structures with mRNA translation efficiency in unicellular organisms // Mol. Biol. 2007. V. 41. No. 5. Р. 926–933.Wada K.S., Aota R., Tsuchiya F. et al. Codon usage tabulated from GenBank genetic sequence data // Nucl. Acids Res. 1990. V. 18. (Suppl.). Р. 2367–2411.Wada K.S., Aota R., Tsuchiya F. et al. Codon usage tabulated from GenBank genetic sequence data // Nucl. Acids Res. 1990. V. 18. (Suppl.). Р. 2367–2411.Waites K.B., Balish M.F., Atkinson T.P. New insights into the pathogenesis and detection of Mycoplasma pneumoniae infections // Future Microbiol. 2008. V. 3. No. 6. Р. 635–648.Waites K.B., Balish M.F., Atkinson T.P. New insights into the pathogenesis and detection of Mycoplasma pneumoniae infections // Future Microbiol. 2008. V. 3. No. 6. Р. 635–648.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.