DOI: 10.24075/vrgmu.2018.016

ОБЗОР

CRISPR-Cas системы Mусоbacterium tuberculosis: структура модуля, изменение в процессе эволюции у различных линий, возможная роль в формировании вирулентности и лекарственной устойчивости

М. В. Зайчикова1, Н. В. Захаревич1, М. С. Чекалина1, В. Н. Даниленко1,2
Информация об авторах

1 Лаборатория генетики микроорганизмов,
Институт общей генетики имени Н. И. Вавилова Российской академии наук, Москва

2 Кафедра биоинформатики, факультет биологической и медицинской физики,
Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный

Для корреспонденции: Зайчикова Марина Викторовна
ул. Губкина, д. 3, г. Москва, 119991; ur.xednay@51zaniram, ur.ggiv@direlav

Статья получена: 15.03.2018 Статья принята к печати: 20.03.2018
|
Рис. 1. Схематичное представление филогении рассматриваемых линий М. tuberculosis [33]
Рис. 2. Общая схема строения системы CRISPR-Cas M. tuberculosis на примере штамма H37Rv. ЛД — лидерная последовательность
Рис. 3. Строение системы CRISPR-Cas линии Beijing М. tuberculosis.
Десять высококонсервативных спейсеров, общих для всех линий M. tuberculosis, располагаются на дистальном по отношению к лидерной последовательности конце кассеты CRISPR2 и являются предковыми спейсерами, соответствующими более древнему состоянию CRISPR-иммунитета [10]. «Новые» спейсеры, приобретенные недавно, как уже было сказано выше, располагаются рядом с лидерной последовательностью
Рис. 4.Эволюция CRISPR-кассеты у линии Beijing M. tuberculosis.
После формирования первых 10 спейсеров кассеты CRISPR2 (наиболее древних) произошло расхождение Евро-американской линии и линии Beijing. Спейсеры SpB11-SpB14 линии Beijing не тождественны Sp11-Sp14 из других линий M. tuberculosis. В связи с утратой генов cas1 и cas2, участвующих в интеграции новых спейсеров, рост кассеты CRISPR2 в линии Beijing, по-видимому, остановился. Строение системы CRISPR-Сas у линии Beijing оставалось неизменным на протяжении достаточно долгого периода, но у наиболее молодой сублинии (B0/W-148) мы наблюдаем потерю четырех спейсеров (SpB11-SpB14), приобретенных самыми последними.
Рис. 5. Филогенетические профили генов в последовательностях геномов штаммов различных линий M. tuberculosis.
В каждой строчке последовательно указаны идентификатор гена, количество геномов, содержащих ортолог, а также ФП гена, где пробелы соответствуют отсутствию гена в геноме. А. ФП cas-генов M. tuberculosis H37Rv: сas2 (Rv2816c), сas1 (Rv2817c), сsm6 (Rv2818c), сsm5 (Rv2819c). Б. ФП предполагаемых функциональных партнеров cas-генов M. tuberculosis в геноме штамма H37Rv. В. ФП генов, предположительно участвующих в формировании компенсаторных механизмов в геноме штамма ССDC5079 (линия Beijing) в результате утраты части cистемы CRISPR-Cas.
Таблица 1. Сравнительный анализ cas-генов из шести линий (и одной сублинии) M. tuberculosis
Примечание: * — представлены проценты идентичности, рассчитанные по программе BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi).
Таблица 2. Характеристика генов — возможных функциональных партнеров и генов, участвующих в компенсаторных механизмах для систем CRISPR-Cas*
Примечание: * — в таблице описаны только аннотированные гены; оставшиеся гены кодируют гипотетические белки с неизвестными функциями (Rv1761c и CFBS_RS10335, CFBS_RS10345, CFBS_RS10350, CFBS_RS10355, CFBS_RS21395) либо, в случае Rv0071, представляют собой мобильный самосплайсирующийся ретроэлемент, так называемый интрон группы II.