3. Сенная палочка Bacillus subtilis

В. subtilis — автотрофная грамположительная непатогенная бактерия. Она, как и многие виды бацилл, активно используется микробиологической промышленностью для производства ферментов, антибиотиков, аминокислот.

Секвенирование полного генома этого вида (штамм 168) проводилось усилиями международного консорциума, в который входили европейские, японские и южноевропейские лаборатории. Размер генома В. subtilis составил 4.214.810 п. н., содержание GC-пар — 43,5 %. Вычислено 4100 ORF для 42 % из них имеются гомологи в базах данных. Определено 87% кодирующих последовательностей.

Бурному развитию молекулярной генетики В. subtilis способствовала генно-инженерная методология, которая позволяет изучать процессы регуляции экспрессии целевых генов. В ходе генно-инженерных экспериментов на В. subtilis было обнаружено, что гены различных грамположительных бактерий, как правило, экспрессируются в клетках данной бактерии. В то же время оказалось, что подавляющее большинство грамотрицательных бактерий, в том числе Е. coli. не функционируют в В. subtilis, хотя ее гены в Е. coli экспрессируются. Поскольку генетический код универсален, полученные результаты могут указывать на различие регуляторных последовательностей нуклеиновых кислот, а, следовательно, и на различие ферментных систем транскрипции и трансляции у грамположительных и грамотрицательных бактерий. В экспериментах было установлено, что для возможности правильной и эффективной экспрессии чужеродного гена в клетках В. subtilis он должен иметь бациллоподобную последовательность промотора, а на синтезируемой мРНК в участке связывания рибосом должна находится достаточно протяженная последовательность, комплементарная 3'-концу 16S рибосомой РНК бацилл. Схожим образом организованы гены других грамотрицательных бактерий, что и обуславливает их экспрессию в клетках бацилл.

4. Актиномицеты рода Streptomyces

Стрептопмицеты являются почвенными грамположительными бактериями, которые в своем жизненном цикле проходят несколько стадий дифференцировки от прорастания споры до формирования воздушного мицелия. Продуктами вторичного метаболизма стрептомицетов являются антибиотики, и 70 % всех производимых промышленностью антибиотиков синтезируются именно бактериями этого рода. Важной особенностью стрептомицетов является то, что они не патогенны, ни для человека, ни для животных. Известен лишь один вид (S. scabies), патогенный для растений.

Геном бактерий рода Streptomyces представлен одной молекулой кольцевой двуцепочечной ДНК размером около 10⁴ т. п. н. (в 2,5 раза протяженней, чем у Е. coli). Для стрептомицетов характерно очень высокое (70-73 %) содержание ДНК GC-пap. (У бактерий рода Escherichia этот показатель составляет 50 %, а у Bacillus — 32-62 %). Многие штаммы стрептомицетов имеют естественную систему генетического обмена через конъюгацию, направляемую половыми факторами. Хотя механизм этого процесса полностью невыяснен, проведенные исследования позволяют сделать заключение, что конъюгационная система Streptomyces генетически устроена намного проще, чем F-фактор Е. coli. К наиболее изученным генетически относятся штаммы S. coelicolor А3 (2) и S. lividans 66. Для них получено и охарактеризовано большое число различных мутантов.