Эта лекция познакомит Вас с основными терминами и современными представлениями в области генетики бактерий. Мы начнем с разбора молекулярного носителя наследственности – молекулы ДНК, перейдем к обсуждению организации и причин непостоянства бактериального генома, а закончим примерами использования микроорганизмов для реализации задач генно-инженерных технологий.

Геномика открывает возможности исследования неизвестных микроорганизмов при прочтении их генома. Анализируя состав генов можно узнать образ жизни бактериальной клетки и чувствительность к определенным веществам.

Размеры бактериальных геномов могут различаться более чем в 20 раз - от 6×105 у некоторых облигатных паразитов до более чем 10 7 н.п. у цианобактерий.

Самые маленькие свободноживущие прокариоты, микоплазмы, содержат около 400 генов, число которых, как считается, близко к минимально-необходимому для автономного существования. Так Mycoplasma genitalium имеет геном размером 580тысяч пар нуклеотидов. 90% ее генома кодирует белки, 10% содержат регуляторные последовательности белков, т.е. белки не кодирует. У нее 468 генов. Процент кодирующих последовательностей у нее самый высокий. Что можно объяснить ее жизнью в постоянных условиях внутри клетки, ей мало что нужно регулировать.

У других бактерий большую долю занимают кодирующие белки, число генов варьирует от 500 до 8000. Таким образом, бактерии, как кажется, не содержат значительного количества негенной ДНК. Количество хромосомной ДНК, приходящейся на один ген у бактерий – 1000 п.н. то есть гены упакованы очень плотно.

Распределение размера генома среди бактерий является дискретным в диапазоне значений от 580 тыс п.н. у Micoplasma genitalium до 9500 тыс. п.н. у Myxococcus xantus, при этом размер генома типичного представителя – E.coli – располагается практически посередине и составляет 4600 тыс. п.н.

Одна из интереснейших инициатив в области геномики заключается в создании искусственной ДНК, которая содержала бы минимальный набор генов, необходимых клетке для автономного существования. В последствии, по желанию можно будет добавлять в него какие-то гены по желанию и создавать «дизайнерские» бактерии по заказу.