Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1 Разнообразие прокариот 12
1.2 Сообщества микроорганизмов 14
1.3 Микробные топливные элементы 19
1.4 Распространение генетической информации внутри микробных сообществ 22
1.4.1 Methanosarcina 23
1.5 Примеры крайне редуцированных сообществ – эндосимбионты 24
1.5.1 Holospora 27
1.5.2. Редукция геномов у эндосимбионтов 28
Глава 2. Таксономический и функциональный анализ микробных сообществ анодов микробных топливных элементов 31
2.1 Материалы и методы 31
2.1.1 Режим работы МТЭ 31
2.1.2 Сбор образцов, выделение ДНК и секвенирование 32
2.1.3 Анализ метагеномных контигов 33
2.1.4 Филогенетический анализ 33
2.1.5 Функциональная аннотация 34
2.1.6 Анализ функций, необходимых для успешной работы МТЭ 35
2.2 Результаты и обсуждение 35
2.2.1 Работа МТЭ и сбор образцов 35
2.2.2 Таксономический анализ МТЭ 37
2.2.3 Функциональных анализ и идентификация генов, необходимых для очистки сточных вод 40
2.2.4 Гены, необходимые для переноса электронов на анод 44
Глава 3. Горизонтальный перенос генов и эволюция геномов метаносарцин 46
3.1 Материалы и методы 46
3.1.1 Геномные последовательности 46
3.1.2 Построение ортологических рядов 47
3.1.3 Идентификация ГПГ 47
3.1.4 Филогенетические деревья для Methanosarcinaceae 49
3.1.5 Определение КОГ категорий 49
3.1.6 Определение функциональных классов 49
3.1.7 Определение оперонной структуры 50
3.1.8 Зависимость результатов от состава белковой базы данных 50
3.2 Результаты 50
3.2.1 Идентификация событий ГПГ 50
3.2.2 Реконструкция новейшей истории: воспроизведение состава базы данных последовательностей и предсказанного уровня ГПГ 54
3.2.3 Первый контроль: ГПГ в Thermotogaceae 55
3.2.4 Второй контроль: ГПГ в Thermococcaceae 56
3.2.5 Таксономическое разнообразие перенесенных генов 56
3.2.6 Функциональное разнообразие перенесенных генов 58
3.2.7 Оперонная структура 62
3.2.8 Экспрессия горизонтально перенесенных генов 64
3.3 Обсуждение результатов 64
Глава 4. Сравнительный анализ геномов Holospora spp. – внутриядерных симбионтов инфузорий 68
4.1 Материалы и методы 68
4.1.1 Выращивание бактерий и выделение геномной ДНК 68
4.1.2 Секвенирование геномной последовательности, сборка и аннотация 69
4.1.3 Построение филогенетического древа Holospora spp 71
4.1.4 Анализ повторов 71
4.1.5 Ортологические группы и полногеномные сравнения 71
4.2 Результаты 74
4.2.1 Геном Holospora curviuscula 74
4.2.2 Сравнение геномов H. undulata и H. elegans 76
4.2.3 Геномы Holospora spp. содержат множественные повторы и последовательности профагов 78
4.2.4 Holospora spp. не способны синтезировать аминокислоты и некоторые другие важные соединения 80
4.2.5 Holospora spp. использует нуклеотиды в качестве основного источника энергии 82
4.2.6 Секреторные системы и потенциальные инвазины 83
4.2.7 Гены, специфичные для Holospora 84
4.3 Обсуждение результатов 85
Глава 5. Эволюция рибосом у симбиотических бактерий 88
5.1 Материалы и методы 88
5.1.1 Выборка бактериальных геномов 88
5.1.2 Аннотация рибосомных белков 96
5.1.3 Определение событий потери рибосомных белков 98
5.1.4 Измерение скорости эволюции 98
5.1.5 Подсчет количества контактов 98
5.1.6 Анализ рРНК 99
5.1.7 Статистический анализ и визуализация данных 99
5.2 Результаты 99
5.2.1 У бактерий с короткими геномами отсутствуют некоторые рибосомные белки 99
5.2.2 Потеря рибосомных белков зависит от степени редукции генома 102
5.2.3 Паттерны потери рибосомных белков 103
5.2.4 Часто теряющиеся белки меньше контактируют с остальными частями рибосомы по сравнению с универсальными 104
5.2.5 Укорочение рРНК и потери рибосомных белков 106
5.2.6 Потеря анти-ШД происходила много раз в разных таксонах 106
5.3 Обсуждение результатов 107
Заключение 110
Выводы 113
Благодарности 114
Список литературы 115
