Escherichia coli были получены с сайта NCBI (ftp://ncbi.nlm.nih.gov/genbank/genomes/bacteria/Ecoli/faa) вместе с последовательностями, кодирующими нуклеотиды (/ffn). Нуклеотидные последовательности Salmonella typhi были получены штаммом S.typhi , секвенирующая группа в Sanger Center и полученная с ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/pathogens/st/ST.dbs (8 ноября 1999 г.). Единственная наиболее схожая ORF S.typhi для каждой ORF E.coli была получена с помощью TBLASTN (Altschul et al. 1990) с использованием порога ожидаемого значения 10,0. Каждый результат TBLASTN давал предполагаемую аминокислотную последовательность S.typhi и выравнивание с запросом E.coli . Была отмечена длина выравнивания, созданного с помощью TBLASTN, поскольку оно давало представление о том, насколько обширным может быть сходство между последовательностями.Например, значительное попадание, распространяющееся всего на несколько аминокислот, может указывать на сходный мотив, но не на идентификацию ортолога. Длины выравнивания использовались для дальнейшей оценки сходства между генами. Белковое расстояние между двумя выровненными генами было получено из программы PROTDIST PHYLIP, версия 3.5 (Felsenstein 1994). Расстояния PROTDIST оценивают ожидаемую долю аминокислот, измененных между двумя выровненными аминокислотными последовательностями в соответствии с моделью аминокислотных замен PAM250.Каждая ORF E. coli была классифицирована как «позиционно консервативная», как описано ниже. Поскольку используемая последовательность S. typhi еще не была аннотирована, мы использовали метод соседства, аналогичный описанному Huynen and Bork (1998), в котором положения нуклеотидов соседних ORF E. coli и их S. typhi хиты сравнивали, чтобы определить те (сироты), которые были обнаружены в несовместимых хромосомных позициях. Когда две соседние ORF E. coli попадали в одну и ту же ORF S.typhi , наиболее близкородственная была принята за позиционное совпадение, а другая — за сиротскую. Позиционные и бесхозные хиты были далее подразделены, как описано ниже. Список ORF E. coli MG1655, ранее отнесенных к категории горизонтально переносимых (Lawrence and Ochman 1998), был получен с ftp://ftp.pitt.edu/dept/biology/lawrence/ для сравнения с этой классификацией.

Долю нуклеотидов (А+Т) в первом и третьем положениях кодона рассчитывали по кодону E.coli , кодирующая последовательность ORF. Двумерные частотные распределения для всех ORF E. coli и позиционно консервативных сравнивались с использованием двусторонней классификации и отношения шансов (доля позиционно консервативных ORF в клетке, деленная на долю всех ORF в клетке). Значимость этого соотношения оценивали с помощью теста G с поправкой на непрерывность и поправкой Бонферрони для множественных тестов.

CAI рассчитывали для каждой ORF E. coli по методу Sharp and Li (1987) с использованием в качестве эталонного набора высокоэкспрессированных E.coli гены — 27 генов, использованных Шарпом и Ли (1986). Поскольку CAI зависит от аминокислотного состава, CAI также был скорректирован путем вычитания значения, которое было бы получено для белка того же состава, но с синонимичными кодонами, в соответствии со средним кумулятивным значением генома. Эти отклонения были разделены на стандартное отклонение генома, чтобы получить оценку Z _CAI . Поскольку эти баллы были распределены асимметрично, экстремальные баллы оценивались эмпирически.

Был проведен поиск NCBI BLAST по аминокислотной последовательности каждого штамма E.coli ORF. Для филогенетического анализа использовали последовательности, которые поражают восемь или более различных видов с ожидаемыми значениями взрыва менее 10 ^-15 . Филогении были созданы, где это возможно, для ряда новых ОРС E. coli , а также для тех генов, которые ранее классифицировались как горизонтально переносимые Лоуренсом и Очманом, 1998, на основе состава оснований и смещения кодонов. Последовательности выравнивали с использованием алгоритма CLUSTAL W (Thompson, Higgins, and Gibson, 1994). Для каждого гена было создано 100 образцов начальной загрузки с использованием SEQBOOT (Felsenstein 1994) и 100 филогенетических деревьев с использованием алгоритма объединения соседей (Saitou and Nei 1987).Используя первоначальное выравнивание последовательностей, эти 100 деревьев были затем оценены с помощью программы вывода максимального правдоподобия PROTML из пакета MOLPHY, версия 2.2 (Adachi and Hasegawa 1992). Если дерево максимального правдоподобия свидетельствовало о горизонтальном переносе, строилось новое дерево. В этом дереве E. coli вынужденно располагались рядом с Salmonella (или другим близкородственным грамотрицательным видом). Это перестроенное дерево представляло собой нулевую гипотезу без горизонтального переноса.Если вероятность перестроенного дерева была значительно ниже вероятности исходного дерева (Кишино и Хасегава, 1989), эта гипотеза отвергалась, и ген классифицировали как «горизонтально перенесенный». Если дерево наилучшего правдоподобия сгруппировало E. coli с другими близкородственными грамотрицательными бактериями, и ген был позиционным ортологом, мы классифицировали ген как «нативный».

Результаты и обсуждение

Идентификация вертикально передающихся генов

Самый похожий S.typhi ORF для каждой ORF E. coli идентифицировали с использованием TBLASTN (Altschul et al. 1990). Эти пары ближайших соседей были использованы для создания точечной диаграммы, показывающей позиционные отношения между генами, кодирующими белок, в этих двух геномах (рис. 1). Эта фигура аналогична точечному графику белковой последовательности, но нанесены только положения тех ORF, которые имеют лучшие оценки TBLASTN. Большинство ORF располагаются вдоль непрерывных линий, идентифицирующих гены, которые являются кандидатами на вертикальную передачу с момента расхождения E.coli и S.typhi. Такие гены E. coli называются «позиционно консервативными» в геноме S. typhi (рис. 1, нижняя половина каждой панели; квадраты). Остальные ген E. coli называются «сиротами» (рис. 1, верхняя половина каждой панели; кружки).

Из 4289 ORF E. coli 2951 (68,8%) были классифицированы как позиционно-консервативные. Преимущество определения позиционной консервативности состоит в том, что оно позволяет идентифицировать пары ортологичных генов.Число генов E. coli , имеющих ортологов в S. typhi , будет больше, чем число позиционно консервативных, поскольку перестройка небольших групп генов может привести к их классификации как сиротских. Есть ряд других причин, по которым ген E. coli может оказаться сиротой. Ортолог S.typhi мог быть делетирован, в результате чего ген E.coli оказался в паре со следующим наиболее похожим геном S.typhi , но расположенным в другом положении.Альтернативно, ген E. coli мог быть горизонтально перенесен в геном, став парным с родственным геном S. typhi . Только когда очень похожий ген заменяет ген E. coli в точно таком же положении (гомологическая замена), интрогрессированный ген будет иметь позиционно консервативный хит S. typhi . Сироты не были распределены случайным образом по хромосоме E. coli , что указывает на области, которые были активны для интрогрессии или делеции.Например, большой кластер сирот был обнаружен примерно между 0,2 × 10 ⁶ и 0,4 × 10 ⁶ нуклеотидов, соответствующих «петле 1», как определено Райли и Кравеком (1987), области в E. coli . геном, отсутствующий у S. typhimurium.

Позиционно консервативные ORF E. coli обычно менее дивергентны, чем орфанные. Более 90% имеют менее 0,3 ожидаемых аминокислотных замен на сайт (рис. 2) (среднее = 0,142, SD = 0.166). Эти белковые расстояния сравнимы со средним значением 0,04 несинонимичных нуклеотидных замен на несинонимичный сайт, обнаруженным Sharp (1991) для набора из 67 ортологичных генов E. coli и S. typhi . Есть несколько позиционно консервативных генов E. coli , которые необычно удалены (более одной аминокислотной замены на сайт) от своих гомологов S. typhi . Они могут представлять собой гомологичные замены или подмножество генов, которые дивергировались необычно быстро.Чтобы различить эти возможности, каждый ген необходимо исследовать отдельно, сравнивая его с ортологами у близкородственных видов. Позиционно консервативные гены, которые выровнены по длине более чем на 90% их последовательности и имеют белковое расстояние менее 0,5 замен на сайт от их попадания S. typhi , были названы «позиционными ортологами» (рис. 2 и таблица 1). . D < 0,5 был произвольно выбран в качестве порога отсечки, поскольку было мало позиционно консервативных генов с D > 0.5, а для генов-сирот 0,5 попали между двумя модами распределения белков по расстоянию (рис. 2). Это подмножество из 2728 генов E. coli является консервативной оценкой числа ортологов, которые сохранили хромосомный порядок после разделения E. coli и S. typhi . Из генов E. coli, ранее классифицированных как горизонтально переносимые (Lawrence and Ochman 1998), 18% (135/747) имеют позиционный ортолог в S. typhi, неожиданное число, если среднее время интрогрессии равно 25.3 млн лет назад (Лоуренс и Очман, 1997).

Идентификация необычно дивергированных генов

Насчитывалось 1309 ORF E. coli , для которых наиболее сходное попадание S. typhi TBLASTN находилось в несопоставимом хромосомном положении, и было 29, в которых не было попаданий ниже порога ожидаемого значения 10,0. В отличие от позиционно консервативных генов, сироты были четко разделены на несколько подгрупп. Большинство E. coli сирот были дальними родственниками ( D > 0.5) к их аналогам S. typhi , что указывает на способ эволюции, отличный от пути эволюции позиционно консервативных генов (рис. 2). Многие из этих пар были просто разными членами одного семейства белков или имели общие функциональные мотивы. Эти сироты могут возникать в результате двух различных процессов: делеции из S. typhi или интрогрессии в E. coli.

Другая группа сирот E. coli была похожа на своих соседей S. typhi . Их происхождение, вероятно, сложное.Небольшое количество имеет расстояния, типичные для позиционно-консервативных генов, и, вероятно, является результатом событий транспозиции, затрагивающих один или только несколько генов. Вторая группа имела промежуточные расстояния (0,2–0,5) больше, чем в среднем для позиционно консервативных генов. Некоторые из этих сирот могут возникнуть в результате событий дупликации, которые соединяют два гена E. coli с одной и той же ORF S. typhi . Примером могут служить два оперона формиатдегидрогеназы E. coli (fdo и fdn), оба из которых поражают одну и ту же группу S.Typhi последовательностей. Только один позиционно сохраняется; другой – сирота с дистанцией 0,26–0,85 в зависимости от гена. Другой причиной сирот на промежуточном расстоянии между белками является делеция позиционного ортолога из хромосомы S. typhi , в результате чего ORF E. coli сталкивается со вторым геном S. typhi , который очень похож на удаленный. Только тщательное изучение отдельных генов может различить эти различные возможности.

Для идентификации генов, уникальных для штамма E.coli и не обнаружены в S. typhi, , мы удалили 194 ORF из орфанной группы, которые были относительно близки по белковому расстоянию. Поскольку очень немногие из генов, классифицированных как позиционные ортологи, имели D > 0,5, мы использовали это как пороговое значение, чтобы разделить сирот на группу «новых» ОРС по сравнению с «неклассифицированными» ОРС (рис. 2). Всего 1144 ORF E. coli были помещены в новый класс, представляющий собой подмножество тех генов, которые не имели сходного соседа S. typhi в ожидаемом хромосомном положении.Новые сироты вызываются делецией из генома S. typhi или интрогрессией в геном E. coli . Примером последнего является белок LacA E. coli , 88% которого выравнивается с ORF S. typhi на белковом расстоянии 1,0. Считается, что лактозный оперон E. coli был горизонтально введен в геном E. coli (Buvinger et al. 1984). Тот же S. typhi ORF также поражается E.coli YlaD, его позиционный ортолог, на расстоянии 0,23, а также вторым новым ORF E. coli , WbbJ, на расстоянии 0,82. Эти гены E. coli являются частью группы ацетилтрансфераз с достаточным структурным сходством, чтобы объяснить их общее попадание S. typhi TBLASTN. Шестьдесят четыре процента (479/747) из генов E. coli , ранее идентифицированных как горизонтально перенесенные (Lawrence and Ochman 1998), принадлежат к группе новых генов.

Смещение кодонов

Escherichia coli , идентифицированные как позиционно консервативные, можно использовать для оценки нуклеотидного состава ортологов E. coli / S. typhi . Эта группа генов претерпела консервативный путь эволюции по сравнению с генами-сиротами, о чем свидетельствуют их разные белковые расстояния (рис. 2). Ожидается, что они будут иметь нуклеотидный состав, характерный для генов, находящихся в штамме E.coli , поскольку геном E. coli и S. typhi разошлись. Новые гены, введенные в геном E. coli , должны иметь состав, отражающий их происхождение. Позиционно-консервативные гены можно использовать для проверки гипотезы о том, что экстремальный состав нуклеотидов является надежной мерой горизонтального переноса. Если это так, то любая группа, предварительно идентифицированная как чужеродная на основании экстремального состава, особенно в положении третьего кодона, должна содержать мало, если таковые имеются, позиционно консервативных ORF.Позиционно-консервативные гены менее вариабельны в использовании синонимичных кодонов и, как правило, имеют меньше генов с высоким (A+T) ₃ (fig. 3). Только 14% ORF с (A+T) ₃ > 0,65 позиционно консервативны, но это число уменьшается до 9% для (A+T) ₃ > 0,7 (таблица 1). Другая крайность (A+T) ₃ , соответствующая высокому содержанию (G+T), менее эффективна в качестве предиктора позиционной консервативности, поскольку 37% ORF с (A+T) <0,3 позиционно консервативны.Хотя крайние значения (A+T) ₃ недостаточны для позиционно консервативных генов, типичный или модальный диапазон состоит не только из этой группы. Например, из 2967 ORF с (A + T) между 0,35 и 0,50 полностью 667 (22%) не являются позиционно-консервативными. Таким образом, крайняя погрешность состава оснований улучшает обнаружение, но дает много ложноположительных результатов, в то время как гены промежуточного состава оснований в основном являются позиционными ортологами, но могут также включать многие гены, которые могли быть горизонтально перенесены в E.коли.

Крайние (A+T) фракции в первом ((A+T) ₁ ) и третьем ((A+T) ₃ ) положениях кодона использовались в качестве одного из признаков горизонтальной передачи (Lawrence и Очман 1997). Способность композиций нуклеотидов в первом и третьем положениях вместе предсказывать сохранение положения исследовали с помощью двусторонней классификации. Отношение шансов доли позиционно консервативных ORF в клетке 0,04 × 0,04, деленной на долю всех ORF в клетке, указывает, является ли диапазон состава относительно обогащенным (> 1) или обедненным (< 1) позиционно консервативными генами. (Рис.4). ORF Escherichia coli , близкие к модальной ярости (около 0,4 (A+T) ₁ и 0,4 (A+T) ₃ ), имеют большую вероятность принадлежать к позиционно консервативной группе. Из 2632 ORF с 0,35 < (A+T) ₁ < 0,50 и 0,30 < (A+T) ₃ < 0,50, 2001 (76%) позиционно консервативны, по сравнению с 69% (2951/4289) для все гены. Напротив, ORF с чрезвычайно высокими значениями (A+T) ₁ и (A+T) ₃ недопредставлены среди позиционно консервативных генов (таблица 1).Большинство этих отношений шансов значительно отличались от 1,0 по тесту G (рис. 4). Таким образом, объединение фракции первого положения (А+Т) с фракцией третьего положения улучшает способность нуклеотидной композиции идентифицировать генов E. coli , которые являются кандидатами на горизонтальный перенос.

CAI оказался отличным индикатором позиционного сохранения (рис. 5). Почти все ORF E. coli с необычно большими CAI позиционно консервативны (таблица 1).Из 476 91 151 ORF E. coli 91 152 с CAI > 0,45 444 (93%) позиционно консервативны. Это увеличивается до 100% для 31 ORF с CAI > 0,725. Поскольку CAI коррелирует с уровнем экспрессии (Sharp and Li 1987), большинство генов с высокой экспрессией эволюционно стабильны. С другой стороны, около трети генов в модальном диапазоне CAI позиционно не консервативны. Только когда CAI меньше 0,175, до 80% ORF E. coli не являются позиционно консервативными.Таким образом, низкий CAI не так хорош, как высокий (A+T) ₁ плюс (A+T) ₃ контент для различения позиционного сохранения. Одной из возможных причин этого является то, что CAI зависит от аминокислотного состава, и многие позиционно консервативные гены с очень низким CAI могут иметь нетипичные аминокислоты, но не нетипичное использование кодонов. Эта возможность была исследована путем корректировки наблюдаемого CAI путем вычитания CAI, ожидаемого для белка с теми же аминокислотами, но с использованием синонимичных кодонов, в соответствии с частотами кумулятивного среднего значения генома.Из 429 ORF ниже 10-го процентиля 112 (26%) позиционно консервативны, в то время как из 100 самых низких только 15 позиционно консервативны (таблица 1). Таким образом, эта коррекция незначительно улучшила связь очень низкого CAI с отсутствием позиционного сохранения. Даже после коррекции низкий CAI идентифицировал несколько генов как потенциальные интрогрессии. Кроме того, многие гены промежуточного CAI не имеют позиционного ортолога в S. typhi.

Возможно, что значительная часть этих E.coli ORF, которые позиционно консервативны, но имеют экстремальный нуклеотидный состав, являются гомологичными заменами. Мы удалили те ORF, которые были необычно далеки от своих родственников S. typhi , сформировав подгруппу «позиционных ортологов» (рис. 2 и таблица 2). Гораздо меньше ORF с очень низким CAI являются позиционными ортологами. Из 429 ORF в 10-м процентиле для Z _CAI 64 были позиционными ортологами (по сравнению с 112 позиционно консервативными), а из 100 нижних ORF только 4 остались из исходных 15 после удаления отдаленного S.тифи хитов. Из 21 позиционно консервативной ORF с экстремальными (A+T) ₁ (>0,64) и (A+T) ₃ (>0,48) только 6 были позиционными ортологами (5% всех генов в этом диапазоне состава). ). Таким образом, тенденция эволюционно стабильных генов E. coli к более высокому содержанию GC и CAI была подтверждена отделением позиционных ортологов от позиционно консервативных генов.

Сочетание низкого CAI и высокого (A+T) в первой и третьей позициях почти не позволяет выявить позиционно консервативные гены.Из 49 генов с (A+T) ₁ > 0,55 и (A+T) ₃ > 0,65 и CAI < 0,2 только 2 были позиционно консервативны (таблица 1). Хотя это кажется отличным предиктором неортологичной передачи, он идентифицирует очень мало таких генов.

Филогенезы могут идентифицировать горизонтально переносимые гены

Горизонтальный перенос производит хромосомы, содержащие гены с разным происхождением и длительностью в геноме (Lawrence and Ochman 1998). Интрогрессия может изменить топологию генных деревьев; следовательно, для обнаружения горизонтально переносимых генов можно использовать филогенетический подход.Если ген приурочен к одному таксону или виду, он, скорее всего, был приобретен в результате горизонтального переноса, чем утрачен независимо от нескольких родословных (Smith, Feng, and Doolittle, 1992). Если бы можно было показать, что многие разные гены одного и того же организма имеют статистически разные филогении, это указывало бы на то, что горизонтальный перенос генов играет важную роль в эволюции вида.

Всего было создано 80/102 статистически значимых белковых деревьев (см. http://life.biology.mcmaster.ca/∼liisa/appendix.html) и использовали для изучения того, насколько точно наша классификация может идентифицировать потенциальные горизонтально переносимые гены (таблица 2). Большое количество генов не может быть использовано для создания филогений, так как гомологи еще не идентифицированы у достаточного числа видов. Из 24 белковых деревьев, протестированных для группы позиционных ортологов, все сгенерированные филогении согласуются с вертикальной эволюцией. Мы ожидаем, что все гены в этой категории будут родными для E.coli с момента его отделения от Salmonella. Примером гена E. coli с необычным нуклеотидным составом, который эволюционировал нормально, является gloB, , кодирующий вероятную гидроксиацилглутатионгидролазу. Это один из четырех позиционных ортологов среди 100 генов E. coli с самым низким Z _CAI . Однако его (A+T) ₁ (0,51) и (A+T) ₃ (0,35) не помещают его в число экстремальных по этому показателю ORF. GloB был классифицирован Лоуренсом и Очманом в 1998 году как горизонтально передаваемый. Однако его дерево и гомологичное хромосомное положение согласуются с вертикально развивающимся геном внутри E. coli и Salmonella (рис. 6). Из 24 позиционных ортологов, деревья которых не демонстрируют признаков горизонтального переноса, Lawrence and Ochman 1998 классифицировали 15 как горизонтально переносимые на основе смещения кодонов и состава оснований. Однако это не является оценкой частоты неправильной классификации, поскольку мы специально проанализировали подвыборку позиционных ортологов, которые ранее были классифицированы как горизонтально переносимые.Отсутствие филогенетических доказательств горизонтального переноса также не является доказательством того, что этого не происходило, поскольку интрогрессии между близкородственными организмами остались бы незамеченными с помощью этого метода. Наш филогенетический анализ просто не может найти доказательств того, что горизонтальный перенос имел место между отдаленно родственными видами.

В отличие от генов E. coli с позиционным ортологом, мы ожидаем и действительно находим большое количество горизонтально перенесенных генов в новой категории.Всего было создано 48 генных деревьев для 91 151 ORF E. coli 91 152, классифицированных как новые и не имеющих очевидных ортологов в 91 151 S. typhi. Многие из них имеют типичный нуклеотидный состав; два показаны на рисунке 7 . GadB является одним из двух очень сходных изоферментов глутаматдекарбоксилазы E. coli , которые, как сообщается, отсутствуют в S. typhimurium (Smith et al. 1992). Фактически, gadB имеет CAI (0,501), который попадает в область, в остальном указывающую на высокую экспрессию консервативных генов.YheB представляет собой эндохитиназу с типичным основным составом и CAI (0,436). Как gadB (рис. 7 A ), так и yheB (рис. 7 B ) были классифицированы Лоуренсом и Очманом в 1998 г. как родные для E. coli. Согласно генным деревьям, оба, по-видимому, участвуют в горизонтальном переносе с E. coli и отдаленно связанным видом ( gadB не имеет других грамотрицательных гомологов, а yheB расположен рядом с Metarhizium anisopliae, эукариотический вид).Из 25 новых ORF, генные деревья которых свидетельствуют о горизонтальном переносе, Lawrence and Ochman 1998 классифицировали 12 как нативные для генома E. coli , используя систематическую ошибку кодонов и состав оснований. Опять же, это не случайная выборка нативных генов. Также возможно, что часть из 25 горизонтально перенесенных генов неверна, поскольку систематические ошибки могут привести к неправильной топологии дерева. Около половины генных деревьев, созданных для новых ORF, согласуются с вертикальной эволюцией.Это могут быть гены, делетированные у Salmonella, или гены, происходящие в результате горизонтального переноса между E. coli и близкородственными грамотрицательными видами.

Выводы

Лоуренс и Очман (Lawrence and Ochman, 1998) предположили, что как минимум 18% генома E. coli возникло в результате горизонтального переноса. Это было оценено путем анализа состава оснований и смещения кодонов полной последовательности E. coli штамма MG1655.Тот факт, что 48% (23/48) деревьев для новых генов указывают на горизонтальную передачу, предполагает, что около 10–15% всего генома E. coli является результатом интрогрессии. Ясно, что горизонтальный перенос сыграл важную роль в эволюции этого вида.

Мы подтвердили, что большинство ORF E. coli с экстремальным нуклеотидным составом не имеют позиционных ортологов в геноме S. typhi . (A+T) ₁ и (A+T) ₃ оказались лучшим индикатором неортологичных генов, чем только (A+T) ₃ или CAI, в то время как комбинация CAI и (A+T) в первой и третьей позициях оказалась еще лучшим индикатором.С другой стороны, необычно большой CAI является хорошим индикатором ортологичной передачи. Было обнаружено, что более 90% из этих ORF E. coli с CAI > 0,45 имеют ортолог S. typhi , что указывает на то, что гены с высокой экспрессией были сохранены в обоих геномах с момента их расхождения.

Хотя экстремальный состав нуклеотидов является хорошим предиктором неортологичной передачи, он идентифицирует лишь небольшую часть таких генов. Приблизительно 20% из ORF E. coli с типичным нуклеотидным составом и использованием кодонов, представляющих более 600 генов, не имеют позиционного ортолога в S.брюшной тиф. Большинство из них представляют собой гены, которые были либо удалены из генома S. typhi , либо горизонтально введены в геном E. coli . Генные деревья для тех «новых» ORF, для которых было доступно достаточно данных (таблица 2), предполагают, что примерно 52% из них являются горизонтальными интрогрессиями. Следовательно, использование только нуклеотидного состава для идентификации горизонтальных интрогрессий приведет к пропуску примерно 300 генов. Возможно, неудивительно, что многие горизонтальные интрогрессии имеют нуклеотидный состав, типичный для E.coli , поскольку ожидается, что перенос генов между близкородственными бактериями более вероятен. Процесс улучшения также объясняет типичный состав некоторых горизонтально переносимых генов.

Несмотря на многочисленные добавления и делеции в геномы E. coli и S. typhi , наш анализ показывает, что эти два вида сохранили общее ядро ​​примерно из 2700 генов. Многие из них сильно экспрессированы E.coli , идентифицированные с помощью CAI. Эти консервативные гены объясняют коллинеарность генетических карт Escherichia и Salmonella (Riley and Krawiec 1987; Krawiec and Riley 1990). Это консервативное ядро ​​должно обеспечивать общие свойства Escherichia и Salmonella, в то время как свойства, добавленные в результате интрогрессии, определяют различия между подгруппами и адаптацию к новым условиям (Ochman, Lawrence, and Groisman 2000).

Филогенетический анализ подтвердил, что значительная часть нового E.coli ORF возникли в результате горизонтального переноса, поскольку этот вид дивергировался от Salmonella. Даже сами роды Escherichia и Salmonella, возможно, разделились из-за интрогрессии, которая обеспечила отличительные функции (Groisman, Saier, and Ochman 1992; Groisman et al. 1993). Из нашего анализа генных деревьев и хромосомного положения ясно, что состав оснований и модели использования кодонов не должны использоваться без дополнительной поддержки для идентификации горизонтально переносимых генов. Сочетание мер, основанных на базовом составе, с филогенетическим подходом необходимо для устранения вертикально эволюционировавших генов с атипичным составом.Хотя анализ генных деревьев занимает много времени и требует наличия ряда хорошо охарактеризованных видов, он является важным инструментом анализа горизонтального переноса генов и должен использоваться всякий раз, когда это возможно.

Таблица 1 CAI и (A + T) содержание Escherichia coli Открытые рамки считывания (ORF)

Таблица 1 CAI и (A + T) содержание Escherichia coli Открытые рамки считывания (ORF)

Таблица 2 Классификация Escherichia coli Белок-кодирующие открытые рамки считывания (ORF)

Таблица 2 Классификация Escherichia coli Белок-кодирующие открытые рамки считывания (ORF)

Рис.1.— Расположение наиболее сходных совпадений TBLASTN на относительных хромосомных картах Escherichia coli и Salmonella typhi. Положение ORF E. coli является исходным нуклеотидом из Blattner et al. (1997) аннотация. Положение S. typhi является первым нуклеотидом хита TBLASTN. Для контигов поправки не вносились; поэтому нумерация S. typhi является относительной внутри каждого контига. Позиция Escherichia coli разделена на четыре панели: 0–1, 1–2, 2–3, 3–4.6 миллионов нуклеотидов по оси X. По оси Y отложено положение S. typhi . Escherichia coli открытые рамки считывания, классифицированные как позиционно консервативные, показаны внизу каждой панели (квадраты), а сиротские — вверху (кружки)

Escherichia coli и Salmonella typhi. Положение ORF E. coli является исходным нуклеотидом из Blattner et al.(1997) аннотация. Положение S. typhi является первым нуклеотидом хита TBLASTN. Для контигов поправки не вносились; поэтому нумерация S. typhi является относительной внутри каждого контига. Положение Escherichia coli разделено на четыре панели: 0–1, 1–2, 2–3, 3–4,6 миллиона нуклеотидов, как указано на оси x. По оси Y отложено положение S. typhi . Escherichia coli открытые рамки считывания, классифицированные как позиционно консервативные, находятся внизу каждой панели (квадраты), а сиротские — вверху (кружки)

Рис.2.—Классификация Escherichia coli , кодирующих белок, открытых рамок считывания (ORF) по позиционной консервативности и по удалению белка от Salmonella typhi. На передней панели показано распределение ORF с попаданием S. typhi TBLASTN в последовательное местоположение ( N = 2,951). На задней панели показаны потерянные ORF ( N = 1309). Обе группы произвольно разделены по белковому расстоянию 0,5, образуя набор позиционных ортологов и новых ORF без S.typhi аналог

Рис. 2.—Классификация Escherichia coli , кодирующих белок, открытых рамок считывания (ORF) по позиционной консервативности и по удалению белка от Salmonella typhi. На передней панели показано распределение ORF с попаданием S. typhi TBLASTN в последовательное местоположение ( N = 2,951). На задней панели показаны потерянные ORF ( N = 1309). Обе группы произвольно разделены по белковому расстоянию, равному 0.5, образуя набор позиционных ортологов и новых ORF без аналога S. typhi

Рис. 3. Распределение фракции третьего положения (А+Т) для всех Escherichia coli открытых рамок считывания (ОРС) ( N = 4,289, серые столбцы) и позиционно консервативных ОРС ( N = 2,951 , черные полосы). Линия представляет соотношение этих двух классов. и позиционно-консервативные ORF ( N = 2951, черные столбцы).Линия представляет соотношение этих двух классов

Рис. 4.—Таблица отношений шансов для первой и третьей позиции (A+T). Доля позиционно-консервативных открытых рамок считывания (ORF) в клетке делится на долю всех ORF в клетке (0,04 × 0,04). Знак плюс указывает на клетки с менее чем пятью ORF. Заштрихованные клетки значимы по тесту G , где G > 11,6

Рис. 4.—Таблица отношений шансов для первой и третьей позиции (A+T).Доля позиционно-консервативных открытых рамок считывания (ORF) в клетке делится на долю всех ORF в клетке (0,04 × 0,04). Знак плюс указывает на клетки с менее чем пятью ORF. Заштрихованные клетки являются значимыми по тесту G , где G > 11,6

Рис. 5.—Распределение индекса адаптации кодонов (CAI) для всех Escherichia coli открытых рамок считывания (ORF) ( N = 4,289, серые столбцы) и позиционно консервативных ORF ( N = 2,951, черные столбцы) .Линия представляет соотношение этих двух классов. ( N = 2,951, черные столбцы). Линия представляет соотношение этих двух классов

Рис. 6.—Филогения гена максимального правдоподобия GloB, возможной гидроксиацилглутатионгидролазы. Дерево без корней, длина ветвей пропорциональна количеству замен на сайте

Рис.6.—Филогения гена максимального правдоподобия GloB, возможной гидроксиацилглутатионгидролазы. Дерево не укоренено, длина ветвей пропорциональна количеству замен на сайт

Рис. 7. Филогении генов максимального правдоподобия ( A ) GadB, изофермента глутаматдекарбоксилазы, и ( B ) YheB, вероятной эндохитиназы. GadB не имеет известного Salmonella typhi или других грамотрицательных гомологов. Деревья не укоренены, длина ветвей пропорциональна количеству замен на сайте

Рис.7.—Филогении генов максимального правдоподобия ( A ) GadB, изофермента глутаматдекарбоксилазы, и ( B ) YheB, вероятной эндохитиназы. GadB не имеет известного Salmonella typhi или других грамотрицательных гомологов. Деревья не укоренены, длина ветвей пропорциональна количеству замен на участок

цитируется литература

Adachi, J., and M. Hasegawa 1992. Molphy: программы молекулярной филогенетики, I. Protml: вывод о максимальном правдоподобии филогенеза белков.Монографии по информатике.

Альтшул, С. Ф., В. Гиш, В. Миллер, Э. В. Мейерс и Д. Дж. Липман.

1990

Дж. Мол. биол.

215

403

Blattner, F.R., G. Plunkett III, C.A. Bloch et al. (17 соавторов).

1997

Buvinger, W.E., K.A. Lampel, R.J. Bojanowski, and M.Райли.

1984

J. Бактериол.

159

618

Дулиттл, Р. Ф., Д. Ф. Фенг, С. Цанг, Г. Чо и Э. Литтл.

1996

Фельзенштейн, Дж.

1994

Гройсман, Э. А., М. Х. Сайер-младший и Х. Охман.

1992

EMBO J.

11

1309

Гройсман, Э. А., М. А. Стурмоски, Ф. Р. Соломон, Р. Лин и Х. Охман.

1993

Хьюнен, М. А. и П. Борк.

1998

Икемура, Т.

1981

Дж. Мол. биол.

151

389

Кисино Х. и М. Хасегава.

1989

Дж. Мол. Эвол.

29

170

Кравец С. и М. Райли.

1990

Микробиолог.

54

502

Лоуренс, Дж. Г. и Х. Очман.

1997

Дж. Мол. Эвол.

44

383

———.

1998

Медиг, К., Т. Руксель, П. Вижье, А. Эно и А. Данчин.

1991

Дж. Мол. биол.

222

851

Мразек Дж. и С. Карлин.

1999

Энн. Академик Нью-Йорка науч.

870

314

Очман Х. и Дж. Г. Лоуренс.

1996

Очман, Х., Дж. Г. Лоуренс и Э. А. Гройсман.

2000

Райли, М., и С. Кравец.

1987

Сайтоу, Н. и М. Ней.

1987

Мол. биол. Эвол.

4

406

Sharp, P. M.

1991

Дж. Мол. Эвол.

33

23

Sharp, P. M. и W. H. Li.

1986

Рез. нуклеиновых кислот.

14

7737

———.

1987

Рез. нуклеиновых кислот.

15

1281

Смит, Д.К., Т. Кассам, Б. Сингх и Дж. Ф. Эллиотт.

1992

Дж.бактериол.

174

5820

Смит, М. В., Д. Ф. Фэн и Р. Ф. Дулиттл.

1992

Тенденции биохим. науч.

17

489

Томпсон, Дж. Д., Д. Г. Хиггинс и Т. Дж. Гибсон.

1994

Рез. нуклеиновых кислот.

22

4673

Golden 4 Описание курсов | Cal State LA

Если в настоящее время не существует соглашения между вашей переводной школой (школами) и Cal State LA, курсы, содержание которых аналогично курсам, указанным ниже, могут рассматриваться как отвечающие требованиям общего образования при переводе:

COMM 1100 — устное сообщение

(3 семестра)

Введение в эффективное устное общение посредством изучения и опыта анализа, синтеза и презентации информативного и убедительного дискурса на форуме публичных выступлений.

*C-ID COMM 110:

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь. Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикулировать для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.

ENGL 1010 — Ускоренное письмо в колледже

(3 семестра)

Предварительное условие: Письменное общение, категория II (поддерживаемые инструкции не требуются). Чтение и письмо для развития и передачи идей. Обучение стратегиям планирования, составления и пересмотра сочинений в колледже, авторитетов, примеров, аргументов и фактов.

*C-ID ENGL 100:

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь.Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикулировать для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.

Должен быть выполнен на уроке философии по логике, на уроке коммуникативных исследований по аргументации и дебатам, на уроке политологии по критическому анализу политических идеологий и коммуникаций или на утвержденном курсе Калифорнийского муниципального колледжа, который соответствует требованиям критического мышления в соответствии с правилами колледжа. Широта общего образования CSU или шаблон IGETC.

COMM 1200 — Аргументация

(3 семестра)

Условие: Завершение GE A2. Принципы аргументации: методы логического анализа для проверки рассуждений и доказательств. Практическое применение путем адаптации риторической речи и письма к аудитории и ситуациям.

*C-ID COMM 120:

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь.Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикулировать для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.

ENGL 1050 — Аргументативное письмо и критическое мышление

(3 семестра)

Необходимое условие: ENGL 1005B, ENGL 1010 или аналогичный. Обучение аргументации и критическому письму, критическому мышлению, аналитической оценке текстов, исследовательским стратегиям, информационной грамотности и правильной документации.

*C-ID ENGL 105:

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь. Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикулировать для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.

PHIL 1600 — Критическое мышление и сочинение

(3 семестра)

Условие: завершение блока GE A2. Логический анализ языка и критическая оценка аргументов в повседневном языке; дедуктивно действительные и недействительные формы аргументов; зачатки индуктивной логики и научных рассуждений; неформальные заблуждения. Продолжайте развивать навыки письма, представленные в Композиции I. Учащиеся будут развивать навыки аналитической, критической и информационной грамотности, необходимые для написания академической статьи, содержащей хорошо аргументированную аргументацию.Некоторые разделы могут предлагаться онлайн, некоторые разделы могут предлагаться как гибридные.

POLS 1555 — Критический анализ политической коммуникации

(3 семестра)

Условие: завершение блока GE A2. Критический анализ идеологических сообщений, политических предубеждений и манипулятивных приемов во всех формах коммуникации; от газетных репортажей до научных текстов, от фильмов до телевизионных новостей и социальных сетей.

ECON 1090 или MATH 1090 — Количественные рассуждения со статистикой

(3 семестра)

Принципы количественных рассуждений, представления данных, описательной статистики, корреляции, вероятности, распределения случайных величин, распределения выборки, интервальной оценки и статистического вывода с междисциплинарными приложениями.

*C-ID МАТЕМАТИКА 110:

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь. Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикулировать для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.

EDFN 2520 — Введение в статистику и интерпретацию данных для решения реальных задач

(3 семестра)

Введение в статистику, анализ и интерпретацию данных с использованием количественных рассуждений и математических концепций, включая описательную статистику и логическую статистику, а также методы анализа для понимания основных данных исследований, с реальными приложениями в контексте образования и социальных услуг.

*C-ID МАТЕМАТИКА 110:

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь. Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикулировать для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.

МАТЕМАТИКА 1000. Количественное мышление в современном мире

(3 семестра)

Единицы и преобразование единиц измерения, пропорциональные рассуждения, описательная статистика, базовая вероятность и финансовая математика.

МАТЕМАТИКА 1040 — Предварительное исчисление: функции и тригонометрия

(6 семестров)

Функции, экспоненциальные и логарифмические функции; многочлены и рациональные функции; системы линейных уравнений и матриц; последовательности и серии; тригонометрические функции, тождества и уравнения; решение треугольников; обратные тригонометрические функции; комплексные числа, теорема Де Муавра; параметрические уравнения; полярные координаты; конические сечения.

*C-ID МАТЕМАТИКА 155 или МАТЕМАТИКА 955:

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь. Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикуляцией для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.

МАТЕМАТИКА 2120 — Исчисление II

(4 семестра)

Требования: МАТЕМАТИКА 2110 с оценкой не ниже С; учащиеся с оценкой ниже B- по МАТЕМАТИКЕ 2110 должны одновременно записываться на МАТЕМАТИКА 2121. Интеграция трансцендентных функций, методы интегрирования, пределы последовательностей и рядов, степенные ряды, ряды Тейлора, трехмерная аналитическая геометрия.

*C-ID MATH 220/MATH 221/MATH 900S:

Чтобы получить полный переводной балл, учащиеся должны сдать как МАТЕМАТИЧЕСКУЮ 2110, так и МАТЕМАТИЧЕСКУЮ 2120.

Перечисленный выше университетский курс согласуется с любым курсом Калифорнийского муниципального колледжа (CCC), утвержденным программой C-ID и получившим соответствующее обозначение «Курс C-ID», указанное здесь. Артикуляция является односторонней артикуляцией, что означает, что утвержденный курс местного колледжа будет артикулировать для указанного кредита курса в четырехлетнем университете. Артикуляция НЕ применяется от четырехлетнего учебного заведения к общественному колледжу или между четырехлетними учебными заведениями.