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1、微生物基因组学,微生物基因组研究概况 微生物基因组的特点 微生物基因组研究的意义,微生物基因组学,一 微生物基因组研究概况,微生物基因组重要纪事 年限 事件 1994年美国DOE启动MGP 1995年Science发表了第一株细菌-流感嗜血杆 菌全基因组 1995年发表了集胞藻菌株PCC6803的测序和注释 1996年Science发表了第一个完成的古细菌-詹 氏甲烷球菌全基因组序列 1996年酵母基因组序列发表 1997年大肠杆菌K-12基因组序列发表,已发表微生物基因组数量图。数据由NCBI微生物基因组数据库提供，截至2009年5月9号,研究现况及内容,二 微生物基因组的特点,原核生物基因
2、组的大小 原核生物基因组的编码序列(CDS/ORF) 原核生物染色体结构 GC 含量 重复序列 DNA链组成的非对称性 最小基因组,微生物基因组的特点,1. 原核生物基因组的大小-基因组较小的原核生物,Prokaryocyte Genome(kb) ORF Mycoplasma genitalium G-37B0 580 468 Buchnera sp 640 583 Buchnera aphidicola SG 641 545 Glossina brevipalpis 679 621 Ureaplasma urealyticum serovar 3B0 751 613 Mycoplasma
3、pneumoniae M129B0 816 677 Mycoplasma pulmonis 963 782 Borrelia burgdorferi B31B1 910 853 Treponema pallidumNichols B1 1,138 1,041 Chlamydia trachomatis serovar D 1,042 894 Chlamydia trachomatis MoPnB1 1,069 924 Chlamydia pneumoniae J138 1,228 1,070 Chlamydia pneumoniae AR39B1 1,229 1,052 Chlamydia p
4、neumoniae CWL029B1 1,230 1,052 Rickettsia conorii Malish 7 1,268 1,374 Rickettsia prowazekii Madrid EB1 1,111 834,1. 原核生物基因组的大小-基因组较大的原核生物,Prokaryocyte Genome(kb) ORF Xanthomonas campestris 5,076 4,182 Xanthomonas axonopodis 5,273 4,386 Methanosarcina acetivorans C2A 5,751 4,540 Ralstonia solanacear
5、um GMI1000 5,810 5,120 Escherichia coli O157:H7. Sakai 5,996 5,448 Pseudomonas aeruginosa PAO1B6 6,264 5,570 Nostoc sp. PCC 7120 6,413 5,366 Sinorhizobium meliloti 6,690 6,205 Mesorhizobium loti MAFF303099 7,036 6,752 Streptomyces coelicolor A3(2) 8,667 7,825,1. 原核生物基因组的大小-真核生物基因组的大小,Chr. Genome(kb)
6、 ORF Guillardia theta 3 551 464 Encephalitozoon cuniculi 1 2,500 1,997 Saccharomyces cerevisiae S288C 16 12,069 6,294 Schizosaccharomyces pombe 3 14,000 4,824 Caenorhabditis elegans 6 97,000 19,099 Arabidopsis thaliana 5 115,428 25,498 Drosophila melanogaster 6 137,000 14,100 Oryza sativa L. ssp. In
7、dica 12 420,000 50,000 Oryza sativa ssp. Japonica 12 420,000 50,000 Homo sapiens 24 3,000,000 30,000 Dictyostelium discoideum Chr. 2 6 8,000 2,799 Leishmania major Friedlin Chr. 1 36 257 79 Plasmodium falciparum 3D7 Chr. 3 14 1,060 220 Plasmodium falciparum 3D7 Chr. 2 14 947 205,2. 原核生物基因组的编码序列(Codi
8、ng sequence),占原核生物基因组总序列的90 基因的平均大小为1kb,ORF,2. 原核生物基因组的编码序列 不同生物编码序列的比较,Organism Genome (kb) ORFs ORF size Coding Sequence(%) Buchnera sp 640 583 988 90 Aquifex aeolicus 1,551 1,512 956 93 Saccharomyces cerevisiae 12,069 6,294 1,092 57 Schizosaccharomyces pombe 14,000 4,820 2,033 70 Caenorhabditis e
9、legans 97,000 19,099 1,311 27 Arabidopsis thaliana 115,428 25,498 460 29 Homo sapiens 3,000,000 30,000 1,340 2,基因组编码序列的注释,确定编码序列 序列同源性比较 ，如BLAST 概率型方法，基于隐马尔可夫模型的GENSCAN 基因的功能注释 已知功能的蛋白质基因的序列 已知功能蛋白质的motif/domain 有同源序列的未知基因 无同源序列的疑是基因,2. 原核生物基因组的编码序列-ORF的注释,Organism Date Genome (kb) ORFs known hypo.
10、unique Hypo. Mycoplasma Genitalium 95-10 580 470 318(68%) 56(12%) 96(20%) Brucella suis 02-10 2,160 2,175 1,333 (61%) 623 (29%) 219 (10%) Clostridium perfringens 02-01 3,031 2,660 1,492(56%) 502(19%) 666(25%) Methanosarcina Acetivorans 02-07 5,751 4,524 2,226 (49%) 908 (20%) 1,390 (31%),2. 原核生物基因组的编
11、码序列Distribution of E. coli proteins among 22 functional groups,Functional class Number Percentage Regulatory function 45 1.05 Putative regulatory proteins 133 3.10 Cell structure 182 4.24 Putative membrane proteins 13 0.30 Putative structural proteins 42 0.98 Phage, transposons, plasmids 87 2.03 Tra
12、nsport and binding proteins 281 6.55 Putative transport proteins 146 3.40 Energy metabolism 243 5.67 DNA replication, recombination, modification, and repair 115 2.68 Transcription, RNA synthesis, metabolism, and modification 55 1.28 Translation, posttranslational protein modification 182 4.24,2. 原核
13、生物基因组的编码序列 Distribution of E. coli proteins among 22 functional groups (continued),Functional class Number Percentage Cell processes (including adaptation, protection) 188 4.38 Biosynthesis of cofactors, prosthetic groups, and carriers 103 2.40 Putative chaperones 9 0.21 Nucleotide biosynthesis and
14、metabolism 58 1.35 Amino acid biosynthesis and metabolism 131 3.06 Fatty acid and phospholipid metabolism 48 1.12 Carbon compound catabolism 130 3.03 Central intermediary metabolism 188 4.38 Putative enzymes 251 5.85 Other known genes (gene product or phenotype known) 26 0.61 Hypothetical, unclassified, unknown 1632 38.
