Проекты

Сравнение геномов Escherichia coli с разным набором антигенов

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Биотехнологии. Молекулярная биология. Генетика»

Направление работы: Молекулярная биология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1568
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Большинство представителей Escherichia coli являются патогенными и вызывают большое количество разных заболеваний, в большинстве кишечных. Escherichia coli колонизирует кишечник человека в течение нескольких часов после его рождения и считаются непатогенными членами нормальной кишечной флоры. Однако существует пять патогенных групп. Изучение принципов, по которым эти группы вызывают разные заболевания, поможет найти более подходящие или просто новые варианты лечения эшерихиоза.

Цель

Изучить мутационные процессы бактерий Escherichia coli, обладающих разным набором антигенов.

Задачи

  1. Изучить необходимую литературу.
  2. Собрать в файлы данные о геномах.
  3. Сделать выравнивание как общие, так и частное для каждого набора антигенов.
  4. Построить филогенетические деревья по обработанным данным;
  5. Посчитать в s- и r-блоках геномы мутации.
  6. Проанализировать полученные результаты.

Гипотеза

E. coli мутирует одинаково вне зависимости от антигенной структуры.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

– Персональный компьютер с установленным ПО

 – Программа NPG-explorer

– ITOL

– Сервер Colab laboratory

– База данных NCBI

Описание

Для работы автор выбрал 4 штамма бактерии Escherichia coli:

  1. Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655,
  2. Escherichia coli O104:H4,
  3. Escherichia coli O145,
  4. Escherichia coli O16:H48.

Критерием служила антигенная структура каждого из них, а также наличие более пяти секвенированных геномов с уровнем сборки до хромосом или более.

Методика выполнения работы:

  1. Автор разделил бактерии на группы по антигенам, для каждой был сделан  входной файл.
  2. Автор сделал входной файл, содержащий все рассматриваемые геномы.
  3. Для каждого генома были написаны файлы genomes.tsv.
  4. После этого автор обработал файлы NPG-explorer -ом с помощью команд npge: Prepare, Examine, MakePangenome, CheckPangenome, PostProcessing 
  5. Полученный файл nj-global-tree.tre автор превратил через сервер ITOL в круговое филогенетическое дерево.
  6. Файлы consensuses.fasta, mut.tsv, nj-global-tree.tre с помощью сервера Collab laboratory и скриптов были превращены в таблицы с данными о мутациях в s и r блоках.

Результаты работы/выводы

Нулевая гипотеза неверна, штаммы с разными наборами антигенов мутируют по-разному, но внутри каждого набора разницы между мутациями в s- или r-блоке нет.

Работа ещё не закончена. Планируется продолжить исследование неиспользованных штаммов с разными наборами антигенов.

Перспективы использования результатов работы

Перспектива практического использования проекта находится на стадии разработки, так как исследование является в большей степени фундаментальным.