Računalna analiza upotrebe kodona u genomima 24 vrste bakterija fiksatora dušika

diplomski rad

• Naslov (engleski): Codon Usage Analysis of Genes in 24 Nitrogen-Fixing Bacteria
• Autor: Dino Jolić
• Mentor: Kristian Vlahoviček (mentor)
• Član povjerenstva: Kristian Vlahoviček (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Željka Vidaković-Cifrek (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Mirjana Kalafatić (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Biološki odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2011-12-02, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Biologija

Sažetak

Dušik je jedan od ograničavajućih nutrijenata za rast biljaka. Biološkom fiksacijom, mikroorganizmi pretvaraju dušik iz atmosfere u oblik upotrebljiv biljkama. Bakterije-fiksatori dušika su slobodno živući ali se također nalaze i u simbiozi s biljkama. Najzastupljeniji fiksatori poznati su pod skupnim imenom rizobiji te se ubrajaju u razred alfa-proteobakterija. Također, vrste roda Frankia su najnoviji otkriveni fiksatori dušika koji stupaju u simbiozu s nekoliko biljnih vrsta iz 8 različitih porodica u usporedbi s rizobijima čiji su simbiontski partneri mahunarke. Usporedbom simbiontskih gena odgovornih za uspostavu i održavanje simbioze te fiksacije dušika, utvrđene su brojne veze koje upućuju na horizontalni prijenos gena odnosno sposobnost usvajanja navedenih funkcionalnih svojstava. Proučavanjem upotrebe kodona cijelih genoma fiksatora (ne)simbiontske zajednice s biljkama, istraživao sam funkcionalne značajke gena jedinstvene za fiksatore dušika, kao i njihove međusobne razlike. Razlikama u upotrebi kodona, uspješno sam pronašao gene povezane sa simbiontskom fiksacijom dušika te postavio hipotezu o horizontalnom prijenosu tih gena između različitih bakterijskih vrsta. Istražene organizme sam na temelju izrađenih funkcionalnih profila klasificirao u skupine koje se podudaraju s njihovim stilom života i/ili filogenijom utemeljenom na homologiji 16S rRNA.

Sažetak (engleski)

Nitrogen is one of the limiting nutrients for plant growth. Biological fixation in microorganisms transforms atmospheric nitrogen into forms which are accessible to plants. Nitrogen-fixing bacteria or diazotrophs are generally free living but are able to form a symbiotic association with plants. The most abundant diazotrophs are known as rhizobia, mainly constituted of Alphaproteobacteria. Frankia species are the most recently discovered nitrogen-fixing bacteria which form a symbiotic association with plants of 8 different genera, compared to rhizobia which are able to form a symbiotic association only with legumes. Comparing symbiotic-related genes which are needed for the initiation and maintenance of symbiosis and nitrogen-fixation, relationships have been detected which point to horizontal gene transfer and the ability to acquire the aforementioned functional features. Analyzing the codon usage in diazotrophs of (non)symbiotic associations with plants, I researched the functional characteristics of genes unique to nitrogen-fixing organisms as well as differences among them. According to differences in codon usage I found genes which are related to symbiotic nitrogen-fixation and postulated the existence of horizontal gene transfer of these genes among different bacterial species. I classified the inspected organism into groups, based on the functional profiles created, which bear similarities with their lifestyle and/or phylogeny based on 16S rRNA.

• Ključne riječi: endofit; funkcijski profili; horizontalni prijenos gena; rizobiji; simbioza
• Ključne riječi (engleski): diazotrophy; endophyte; functional profiles; horizontal gene transfer; rhizobia; symbiosis
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:170651
• Studijski program: Naziv: Molekularna biologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra molekularne biologije (mag. biol. mol.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Pristup korisnicima matične ustanove
• Datum i vrijeme pohrane: 2017-05-03 08:48:35