Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus

У геномі Polyommatus icarus (Lepidoptera: Lycaenidae) виявлено два варіанта повторів 5S рДНК. Ці варіанти суттєво відрізняються між собою за довжиною та нуклеотидною послідовністю міжгенних спейсерів (МГС), хоча окремі копії повторів рДНК, що належать до одного структурного варіанту майже ідентичні...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Череватов, О.В., Волков, Р.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова 2010
Назва видання:	Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів
Теми:	Оригінальні статті
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18968
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus / О.В. Череватов, Р.А. Волков // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 271-278. — Бібліогр.: 30 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-18968
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-189682013-02-13T02:56:29Z Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus Череватов, О.В. Волков, Р.А. Оригінальні статті У геномі Polyommatus icarus (Lepidoptera: Lycaenidae) виявлено два варіанта повторів 5S рДНК. Ці варіанти суттєво відрізняються між собою за довжиною та нуклеотидною послідовністю міжгенних спейсерів (МГС), хоча окремі копії повторів рДНК, що належать до одного структурного варіанту майже ідентичні між собою в результаті концертної еволюції. МГС складається з мікросателітних повторів, що з’явилися на ранніх стадіях радіації лускокрилих. Протягом подальшої еволюції в МГС накопичувалися численні заміни та вставки/делеції нуклеотидів. В геноме Polyommatus icarus (Lepidoptera: Lycaenidae) обнаружено два варианта повторяющихся участков 5S рДНК. Оба варианта повторов существенно отличаются между собой как по длине так и по нуклеотидной последовательности межгенных спейсеров (МГС), хотя отдельные копии повторов рДНК, которые относятся к одному структурному варианту почти идентичны между собой вероятно как результат концертной еволюции. МГС состоит из микросателитных повторов, которые возникли на ранних етапах радиации чешуекрылых. На протяжении дальнейшей еволюции в МГС накапливались многочисленные нуклеотидные замены, а также вставки/делеции нуклеотидов. In the genome of Polyommatus icarus two variants of 5S rDNA repeats were identified (Lepidoptera: Lycaenidae). These variants differ considerably by length and sequence of the intergenic spacer region (IGS) although individual copies of rDNA repeats of the same structural variant are nearly identical as a result of concerted evolution. The IGS is composed of microsatellite–related repeats that appeared at the early stages of Lepidoptera radiation. Numerous base substitutions and indels were accumulated in the IGS during subsequent evolution. 2010 Article Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus / О.В. Череватов, Р.А. Волков // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 271-278. — Бібліогр.: 30 назв. — укр. 1810-7834 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18968 577.212.3:595.789 uk Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Оригінальні статті Оригінальні статті
spellingShingle	Оригінальні статті Оригінальні статті Череватов, О.В. Волков, Р.А. Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів
description	У геномі Polyommatus icarus (Lepidoptera: Lycaenidae) виявлено два варіанта повторів 5S рДНК. Ці варіанти суттєво відрізняються між собою за довжиною та нуклеотидною послідовністю міжгенних спейсерів (МГС), хоча окремі копії повторів рДНК, що належать до одного структурного варіанту майже ідентичні між собою в результаті концертної еволюції. МГС складається з мікросателітних повторів, що з’явилися на ранніх стадіях радіації лускокрилих. Протягом подальшої еволюції в МГС накопичувалися численні заміни та вставки/делеції нуклеотидів.
format	Article
author	Череватов, О.В. Волков, Р.А.
author_facet	Череватов, О.В. Волков, Р.А.
author_sort	Череватов, О.В.
title	Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus
title_short	Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus
title_full	Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus
title_fullStr	Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus
title_full_unstemmed	Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus
title_sort	молекулярна організація 5s рибосомної днк polyommatus icarus
publisher	Українське товариство генетиків і селекціонерів ім. М.І. Вавилова
publishDate	2010
topic_facet	Оригінальні статті
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/18968
citation_txt	Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus / О.В. Череватов, Р.А. Волков // Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів. — 2010. — Т. 8, № 2. — С. 271-278. — Бібліогр.: 30 назв. — укр.
series	Вісник Українського товариства генетиків і селекціонерів
work_keys_str_mv	AT čerevatovov molekulârnaorganízacíâ5sribosomnoídnkpolyommatusicarus AT volkovra molekulârnaorganízacíâ5sribosomnoídnkpolyommatusicarus
first_indexed	2025-07-02T19:52:34Z
last_indexed	2025-07-02T19:52:34Z
_version_	1836566136564482048
fulltext	ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 271 © î.â. ×åðåâàòîâ, ð.à. âîëêîâ. 2010 óäê 577.212.3:595.789 ÌÎЛЕКУЛЯРНА ÎРГАН²ÇАЦ²Я 5S РИБÎÑÎÌНÎЇ ДНК pOLYOMMATUS ICARUS î.â. ×åðåâàòîâ, ð.à. âîëêîâ ×ерн³вецький нац³ональний ун³верситет ³ìен³ Юр³я Федьковича óкраїна, 58012, ì. ×ерн³вц³, вул. êоцюбинського, 2 e-mail: ra.volkov@gmail.com Ó геномі Polyommatus icarus (Lepidoptera: Lycaenidae) виявлено два варіанти повторів 5S рДНК. Ці варіанти суттєво відрізняються між собою за довжиною та нуклеотидною послідовністю міжгенних спейсерів (МГС), хоча окремі копії повторів рДНК, що нале- жать до одного структурного варіанта майже ідентичні між собою в результаті концерт- ної еволюції. МГС складається з мікросателітних повторів, що з’явилися на ранніх стаді- ях радіації лускокрилих. Протягом подальшої еволюції в МГС накопичувалися численні заміни та вставки/делеції нуклеотидів. Ключові слова: Lepidoptera, 5S рДНК, молекулярна еволюція та таксономія. Вñòуп. Повторюван³ посл³довност³ є важливиì коìпонентоì геноìу еу- кар³от³в. îдн³єю ³з популярних ìоделей, яка використовується при вивчен- н³ законоì³рностей ìолекулярної еволюц³ї поì³рно повторюваних посл³дов- ностей, є 5S рäÍê, тобто д³лянки, що кодують 5S рðÍê. 5S рðÍê є обов’язковиì коìпонентоì рибосоìи. â³дпов³дно, д³лянки, що її кодують, присутн³ в геноìах ус³х кл³тинних орган³зì³в. 5S рäÍê в³дноситься до класу тандеìно орган³зова- них повторюваних посл³довностей, що розташовуються у вигляд³ кластер³в в одноìу або дек³лькох хроìосоìних локусах. êожна повторювана одиниця 5S рäÍê складається ³з кодуючої д³лянки та ì³жгенного спейсера (ìãñ). îрган³за- ц³я 5S рäÍê добре описана у рослин [1–3], де цю д³лянку геноìу застосувують у ìолекулярн³й таксоноì³ї. Проте у безхребетних тварин, зокреìа у коìах, 5S рäÍê все ще залишається практично не досл³дженою. ó ìетелик³в (Lepidop- tera) орган³зац³я 5S рäÍê була ран³ше вивчена лише для шовковичного шов- копряду (Bombyx mori) [4]. Попередн³ досл³дження нашої лаборатор³ї виявили суттєву ì³нлив³сть 5S рäÍê у представник³в р³зних родин Lepidoptera [5], що вказує на необх³дн³сть детальн³шого вивчення орган³зац³ї та еволюц³ї ц³єї д³лян- ки геноìу у лускокрилих. ðодина Lycaenidae, до якої входить б³льш н³ж 3500 вид³в, є одн³єї ³з найб³ль- ших родин серед булавовусих лускокрилих. ð³д Polyommatus охоплює с³ì п³дрод³в, як³ деяк³ автори розглядають як окреì³ роди. ó Європ³ р³д Polyomma- tus нараховує близько 42 вид³в [6], з яких б³льше 20 зустр³чаються в óкраїн³ [7]. äля вид³в цього роду характерна висока фенотип³чна ì³нлив³сть, що робить їх ц³кавиì об’єктоì для вивчення процес³в ì³кроеволюц³ї. â останн³ десятил³ття представник³в ряду ³нтенсивно досл³джують, зокреìа ³ на ìолекулярноìу р³вн³ [8–10]. ð³д Polyommatus ìоже бути використаний як ìодель для вивчення за- коноì³рностей ìолекулярної еволюц³ї окреìих ген³в ³ ìультигенних родин, виз- ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2272 Î.В. Чеðевàòов, Р.А. Воëков начення ф³логенетичних зв’язк³в ì³ж вида- ìи. ó представлен³й робот³ наведено ре- зультати анал³зу ìолекулярної орган³зац³ї 5S рäÍê синявця Ікара (Polyommatus ica- rus Rottemburg, 1775) та обговорюються ìожлив³ ìехан³зìи ìолекулярної еволюц³ї 5S рäÍê лускокрилих. Ìàòåð³àëè ³ ìåòодè ìатер³алоì для досл³дження були ìете- лики виду P. icarus. Загальну äÍê екстрагу- вали з т³ла ìетелика зг³дно з³ стандартниì протоколоì з використанняì як детергенту додецилсульфату натр³ю [11; 12]. äля аìпл³ф³кац³ї повторюваної д³лянки 5S рäÍê ìетодоì пол³ìеразної ланцюго- вої реакц³ї (Пëð) використовували пару прайìер³в RV0803 (5’-CATAGCGGCCGC- GTGGTCAGTACTTGGATGGGTGA-3’) та RV0804 (5’-CATTGCGGCCGCTTGCTT- GACTTCGGTGATCGGA-3’), як³ було розроблено наìи ран³ше [5], а також до- датково розроблений наìи прайìер RV0901 (5’-CATGGCGGCCGCA-GCCT- GGGAACACCGCGTGA-3’). âс³ згадан³ прайìери є коìплеìентарниìи до р³зних частин д³лянки, що кодує 5S рðÍê у дек³ль- кох вид³в членистоногих, та ì³стять на 5’-к³нц³ додатковий сайт вп³знавання рест- риктази Not I (GCGGCCGC), який вико- ристовували для клонування Пëð-продук- т³в. ì³сце посадки прайìер³в було обрано так, щоб досягти аìпл³ф³кац³ї повного ìãñ та фрагìент³в кодуючих д³лянок, що ìежу- ють ³з ниì, за виняткоì частини кодуючої д³лянки ì³ж 5’-к³нцяìи використаних прай- ìер³в (рисунок). Зг³дно з розрахункаìи розì³р фрагìента, який ìає залишатись неаìпл³ф³кованиì, становить 8пн для пари прайìер³в RV0803+RV0804 та 33 пн для пари прайìер³в RV0901+RV0804. ê³льк³сть äÍê для проведення Пëð складала 50 нг на реакц³ю. àìпл³ф³кац³ю äÍê проводили в середовищ³ такого скла- ду: 1× буфер для Пëð (PCR-buffer, Qiagen, ñШà), MgCl2 – 2 ìì, суì³ш dNTP – 0,2 ìì кожного, прайìери – 1 ìì кожного, äÍê- пол³ìераза (HotStartTaq, Qiagen) – 1 од. активност³ на реакц³ю. Загальний об’єì реакц³йної суì³ш³ складав 20 ìкл. Пëð проводили з використанняì приладу MiniCycler (MJ Research Inc, ñШà) за та- кою програìою: (1) початкова активац³я äÍê-пол³ìерази – 95 °ñ, 15 хв; (2) денату- рац³я äÍê – 94 °ñ, 45 с; (3) г³бридизац³я прайìер³в – 55 °ñ, 1 хв.; (4) синтез äÍê – 72 °ñ, 2 хв; (5) зак³нчення аìпл³ф³кац³ї – 72 °ñ, 8 хв; (6) припинення реакц³ї – 4 °ñ. Загальна к³льк³сть цикл³в аìпл³ф³кац³ї – 32. äля анал³зу результат³в Пëð використо- вували електрофорез у 2% агарозноìу гел³. îтриìан³ Пëð-продукти обробляли рестриктазою Not I та л³гували по коìпл³- ìентарних липких к³нцях у сайт Eco52 плазì³ди pLitmus 38 з використанняì ò4 äÍê-л³гази (Fermentas, ëитва). òранс- форìац³ю коìпетентних кл³тин л³н³ї Escherichia coli XL-blue проводили ìето- доì електропорац³ї з використанняì при- ладу E. coli Pulser (BioRad, ñШà). Присут- н³сть вставки у склад³ рекоìб³нантних плазì³д перев³ряли ìетодоì blue-white colony selection та п³дтверджували рест- риктазниì картуванняì. Плазì³ди вид³ля- ли ìетодоì лужного л³зису [12]. Ферìен- тативн³ реакц³ї проводили зг³дно з реко- ìендац³яìи ф³рìи-постачальника. âставки 5S рäÍê в³д³браних клон³в сек- венували з використанняì Big Due Terminator Cycle Sequencing Kit на сикве- натор³ ABI Prism 310 (PE Applied Biosystems, ñШà). Первинну обробку та анал³з отриìаної первинної нуклеотидної посл³довност³ проводили за допоìогою коìп’ютерної програìи Chromas та пакету програì коìп’ютерної обробки даних DNASTAR [13]. Пошук посл³довностей у Genbank зд³йснювали за допоìогою про- граìи BLAST [14]. ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 273 Моëекуëяðíà оðãàí³зàц³я 5S ðèбоñомíої ДНК polyommatus icarus Рèñуíок. Пор³вняння первинної нуклеотидної посл³довност³ клон³в pMetr-ñ11 та -ñ37, що ì³стять посл³довнос- т³ довгого та короткого вар³ант³в 5S рäÍê Polyommatus icarus. Жирниì шрифтоì вид³лено д³лянку, що кодує 5S рðÍê. äовгиìи стр³лкаìи позначено посл³довн³сть прайìер³в RV0803, RV0804 та RV0901, використаних для Пëð. êороткиìи чорниìи стр³лкаìи вказано розташування у ìãñ ì³кросател³тних повтор³в àòò або ìотив³в, що в³др³зня- ються в³д них на одну нуклеотидну заì³ну. êороткиìи пунктирниìи стр³лкаìи зазначено локал³зац³ю потенц³йних ì³- кросател³тних повтор³в, що ì³стять по дв³ заì³ни нуклеотид³в. ñ³риì пряìокутникоì зазначено дупл³кац³ю TATACAY ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2274 Î.В. Чеðевàòов, Р.А. Воëков Рåзуëüòàòè òà обãовоðåííя åлектрофоретичне розд³лення отриìа- них продукт³в Пëð показало, що аìпл³ф³ка- ц³я повторюваної д³лянки 5S рäÍê P. ica- rus приводить до утворення двох фрагìен- т³в äÍê: основного – довжиною близько 250 пн та ì³норного – близько 200 пн. îт- риìану суì³ш Пëð-продукт³в було клоно- вано у бактер³альний вектор без поперед- ньої селекц³ї за розì³роì. За результатаìи скрин³нгу було ³ден- тиф³ковано ш³стнадцять колон³й транс- форìант³в б³лого кольору, з яких було вид³- лено плазì³ди для подальшого картуван- ня. îбробка цих плазì³д рестриктазою Eco52 приводила до утворення двох фраг- ìент³в äÍê. Фрагìент б³льшої довжини у вс³х плазì³д ìав розì³р приблизно 2800– 2900 пн, що в³дпов³дає розì³ру векторної плазì³ди pLitmus 38, тод³ як фрагìент ìеншої довжини, що в³дпов³дає вставц³, ìав р³зний розì³р у р³зних клон³в. Загалоì було ³дентиф³ковано п’ять плазì³д з³ встав- кою довжиною близько 250 пн (довг³ кло- ни) та три плазì³ди – довжиною 200 пн (ко- ротк³ клони), що в³дпов³дає довжинаì Пëð-продукт³в, як³ було використано для клонування. äля подальшого секвенуван- ня було в³д³брано три довгих (pPoic-ñ10, -ñ11, -ñ18) та два коротких клони (pPoic -ñ37, -ñ38). àнал³з отриìаних результат³в показав, що вставки вс³х досл³джених плазì³д ì³с- тять на обох к³нцях посл³довност³ прай- ìер³в, використаних при проведенн³ Пëð. За результатаìи сиквенування три довгих клони – pPoic-ñ10, –ñ11, –ñ18 – ì³стили вставку довжиною 248–249 пн, а два ко- ротких – pPoic-ñ37, –ñ38 – 170 пн. îтже, у геноì³ P. icarus присутн³ як ì³н³ìуì два вар³анти повтор³в 5S рäÍê, що в³др³зня- ються за розì³роì (рисунок). âир³внювання отриìаних посл³довнос- тей показало, що р³вень под³бност³ ì³ж довгиìи клонаìи становить 99,6–100%. При цьоìу посл³довн³сть клону pPoic-ñ11 виявилась ³дентичною ³з консенсусною посл³довн³стю, а клони pPoic-ñ10 та -ñ18 в³др³знялися в³д неї одн³єю делец³єю та транзиц³єю, в³дпов³дно. ð³вень под³бност³ ì³ж двоìа сиквенованиìи короткиìи кло- наìи становив 99,4%. Проте клони pPoic-ñ37, –ñ38 показали значно нижчий р³вень под³бност³ щодо до клон³в pPoic-ñ10, –ñ11 та –ñ18: 74,7–75,9%. ö³ результати св³дчать, що у геноì³ P. icarus еволюц³я повторюваних д³лянок 5S рäÍê ìає концертний характер у ìежах кожного структурного вар³анта, тод³ як гоìоген³за- ц³ї цих двох вар³ант³в не в³дбувається. äля визначення границь ì³ж кодуючою д³лянкою та ìãñ отриìан³ наìи посл³дов- ност³ пор³вняли ³з посл³довн³стю 5S рäÍê шовкопряда B. mori (єдиного виду ìетели- к³в, для якого у баз³ даних Genbank наявна посл³довн³сть повного повтору 5S рäÍê – реєстрац³йний ноìер L00335 [4]) та ³з пос- л³довностяìи 5S рðÍê Philosamia cynthia (K02354, X13039 [15, 16]) та Antheraea pernyi (X13035, X13036 [16]). Було вста- новлено, що вставки трьох секвенованих наìи клон³в (pPoic-C10, -C11, -C18) ì³с- тять по краях фрагìенти кодуючої д³лянки розì³роì 53 пн (включаючи посл³довн³сть прайìера RV0803) та 59 пн (включаючи посл³довн³сть прайìера RV0804). Інш³ два клони ì³стили з одного флангу кодуючу д³- лянку довжиною 28 пн (включаючи посл³- довн³сть прайìера RV0901), а з ³ншого – 59 пн (враховуючи посл³довн³сть прайìера RV0804 – див. рисунок) Зважаючи на те, що центральна частина кодуючої д³лянки залишається неаìпл³ф³кованою ³з засто- суванняì використаних наìи прайìер³в (див. розд³л «ìатер³али ³ ìетоди»), ìожна п³драхувати, що загальний розì³р д³лянки, яка кодує 5S рðÍê у P. icarus, становить 120 пн, що зб³гається ³з довжиною ц³єї д³- лянки у багатьох ³нших тварин [17–19]. ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 275 Моëекуëяðíà оðãàí³зàц³я 5S ðèбоñомíої ДНК polyommatus icarus äля оц³нки ступеня ì³нливост³ кодуючої д³лянки 5S рðÍê було п³драховано к³льк³сть заì³н нуклеотид³в, що в³др³зняють отри- ìан³ наìи клони P. icarus як ì³ж собою, так ³ в³д 5S рðÍê ³нших вид³в ìетелик³в. При розрахунках до уваги брали лише фраг- ìенти кодуючої д³лянки, як³ знаходилися за ìежаìи посл³довностей прайìер³в, ви- користаних для Пëð. Було встановлено, що довг³ клони pPoic-ñ10 та -ñ11 є ³дентични- ìи ì³ж собою, а клон pPoic-ñ18 в³др³з- няється в³д них лише одн³єю транзиц³єю T→ñ. êоротк³ клони pPoic-ñ37 та -ñ38 в ìежах кодуючої д³лянки виявились одна- ковиìи. â той же час вони в³др³знялися на 6 заì³н нуклеотид³в (3 транзиц³ї та 3 трансверс³ї) в³д довгих клон³в. äля пор³в- няння зазначиìо, що посл³довност³ 5S рðÍê Bombix mori в³др³зняються ì³ж со- бою на 3–4 точков³ заì³ни нуклеотид³в. â ц³лоìу складається враження, що для ìе- телик³в притаìанний внутр³шньогеноìний пол³ìорф³зì по посл³довност³ кодуючої д³- лянки 5S рðÍê. Пор³вняння кодуючої д³лянки 5S рðÍê P. icarus та вид³в, що належать до р³зних родин Lepidoptera (табл. 1) показало, що короткий клон pPoic-ñ37 є б³льш под³бниì до 5S рðÍê Antheraea pernyi, Philosamia cynthia та Bombix mori, н³ж довгий клон pPoic-ñ11. äобре в³доìо, що кр³ì функц³онально повноц³нних повтор³в 5S рäÍê у еукар³от ìожуть ³снувати так зван³ нефункц³ональн³ псевдогени, як³ часто знаходяться в ³ншо- ìу ì³сц³ на хроìосоìах. Псевдогени, як правило, еволюц³онують ³з б³льшою швид- к³стю, тобто деìонструють п³двищений теìп накопичення нуклеотидних заì³н та делец³й. Зокреìа, характерною є втрата фрагìент³в д³лянки, що кодує 5S рðÍê [17, 20, 21]. З ³ншого боку, як у тварин, так ³ у рослин, описан³ випадки наявност³ у геноì³ дек³лькох функц³онально активних клас³в 5S рäÍê (Xenopus, Arabidopsis), як³ є транскрипц³йно активниìи на р³зних ета- пах онтогенезу [22–24]. îск³льки в ус³х п’яти сиквенованих наìи клон³в не виявле- но делец³й у ìежах кодуючої д³лянки, ìож- на припустити, що обидва вар³анти 5S рäÍê, присутн³ в геноì³ P. icarus, – довгий (pPoic-ñ10, -ñ11 та -ñ18) та короткий (клони pPoic-ñ37 та -ñ38) – є функц³о- нально активниìи, хоча для остаточного з’ясування цього питання необх³дн³ додат- ков³ експериìенти. âизначення границь кодуючої д³лянки дозволило встановити, що довжина ìãñ для довгих клон³в pPoic-ñ10, -ñ11 та -ñ18 становить 123–125 пн. öе в³дпов³дає за- гальн³й довжин³ повторюваної одиниц³ 5S рäÍê у 245 пн, що є близькиì до довжини повтору 5SрäÍê деяких ³нших вид³в безхребетних тварин, яка знаходиться в ìежах 303–469 пн [19, 25]. äовжина ìãñ у коротких клон³в pPoic-ñ37, -ñ38 стано- вить лише 83 пн (рисунок). Застосування для вир³внювання посл³- довностей ìетоду Clustal V (Gap penalty = 10; gap length penalty = 10 [13]) дозволило встановити, що в ìежах ìãñ р³вень под³б- ност³ ì³ж клонаìи pPoic-ñ10, -ñ11 та -ñ18 становить 96,7–100%, ì³ж клонаìи pPoic-ñ37, -ñ38 – 99,4%, а ì³ж трьоìа Òàбëèöя 1. ð³вень под³бност³ д³лянки, що кодує 5S рðÍê у вид³в родини Lepidoptera Antheraea pernyi Philosamia cynthia Bombix mori Polyommatus icarus клон pPoic-С11 клон pPoic-С37 5 3 6 2 7-9 1-4 П р и ì ³ т к а. Íаведено к³льк³сть нуклеотидних заì³н у двох фрагìентах кодуючої д³лянки загальниì розì³роì 46 пн. äля розрахунк³в було використано посл³довност³ клон³в pPoic-ñ11 та -ñ37. äля B. mori при пор³внянн³ було використано ш³сть посл³довностей кодуючої д³лянки, що наявн³ у Genbank. ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2276 Î.В. Чеðевàòов, Р.А. Воëков довгиìи та двоìа короткиìи клонаìи в ус³х випадках – 31,7%. ð³вень под³бност³ ì³ж п’ятьìа сиквенованиìи наìи клонаìи та ìãñ Bombix mori лежить в ìежах в³д 32,9% (C37, ñ38) до 39,5% (C10, ñ11, ñ18). â ц³лоìу ц³ результати п³дтриìують ³снуюч³ уявлення про високу швидк³сть ìо- лекулярної еволюц³ї ìãñ. ó наших попередн³х досл³дженнях 5S рäÍê Satyrus dryas було встановлено, що ìãñ цього ìетелика ì³стить так зван³ ³н- серц³йн³ елеìенти, як³ под³бн³ до диспер- гованих посл³довностей з геноì³в р³зних вид³в лускокрилих [26]. äля перев³рки, чи посл³довн³сть ìãñ P. icarus також ì³стить ³нсерц³йн³ елеìенти, ìи провели її з³став- лення ³з посл³довностяìи, депонованиìи у Genbank. Проте, на в³дì³ну в³д Satyrus dry- as, статистично достов³рної под³бност³ ви- явлено не було. àнал³з отриìаних наìи посл³довностей показує, що значна частина ìãñ як довгого, так ³ короткого вар³ант³в 5S рäÍê P. icarus складається з тандеìно орган³зованих три- нуклеотидних ìотив³в ATT та ìотив³в, як³ в³др³зняються в³д вказаного лише на одну (табл. 2) або на дв³ нуклеотидн³ заì³ни (ñàò, ààà, GTC, AGA, AGC, GTG, CGT, GAT – рису- нок). ó поодиноких випадках пер³одична бу- дова ìãñ порушується вставкаìи або неста- чею окреìих нуклеотид³в. àналог³чну струк- туру ìає й ìãñ B. mori, незважаючи на пор³вняно низький р³вень под³бност³ ц³єї д³- лянки з ìãñ P. icarus. ðан³ше було встанов- лено [27], що серед ì³кросател³тних посл³- довностей у геноì³ B. mori найрозповсюд- жен³шиìи є àò-багат³ ì³кросател³ти, особливо тринуклеотидн³ посл³довност³ ATT, як³ також найчаст³ше зустр³чаються у досл³д- жених наìи ìãñ 5S рäÍê. êр³ì того, в³доìо, що ì³кросател³тн³ посл³довност³ част³ше зус- тр³чаються у спейсерних, н³ж у кодуючих д³- лянках [28]. ðан³ше серед безхребетних тва- рин ì³кросател³тн³ посл³довност³ було знай- дено у ìãñ 5SрäÍê ìолюск³в роду Crassostrea [29]. Òàбëèöя 2. ðозповсюджен³сть тринуклеотид- них ìотив³в у ìãñ ìетелик³в P. icarus Тринуклео- тидний мотив Довгий варіант МГС (клон pPoic-С11) Короткий варіант МГС (клон pPoic-С37) ATT ATA ATC ATG AAT ACT AGT CTT GTT TTT 7 3 1 1 3 2 1 – 4 3 4 1 1 1 – – 1 – 3 1 âважається, що новий ì³кросател³т ви- никає як результат випадкової дупл³кац³ї короткого (1-6 пн) ìотиву у äÍê [30]. öе створює передуìови для наступної аìп- л³ф³кац³ї цього ìотиву внасл³док «просли- зання нитки» п³д час репл³кац³ї (slippage of replication), що приводить до виникнення набору з дек³лькох ³дентичних коп³й тан- деìно орган³зованих повтор³в. Подаль- шиì крокоì в еволюц³ї ì³кросател³тної д³- лянки є накопичення ìутац³й – вставок/де- лец³й та заì³н нуклеотид³в. àнал³з отриìаних наìи посл³довностей показує, що структура ìãñ 5S рäÍê P. icarus ц³лкоì в³дпов³дає так³й еволюц³йн³й ìодел³. ö³каво зазначити, що, кр³ì численних тринуклеотидних повтор³в, ìãñ довгого вар³анта 5S рäÍê P. icarus також ì³стить тандеìну дупл³кац³ю б³льшого розì³ру – ìотив TATACAY (рисунок). öе вказує на те, що вторинн³ дупл³кац³ї окреìих частин ìãñ ìали ì³сце на пор³вняно п³зн³х етапах ìо- лекулярної еволюц³ї, а саìе – п³сля нако- пичення ìутац³й у кластер³ àòò-субпов- тор³в. Вèñíовкè îтриìан³ наìи результати св³дчать, що значна частина ìãñ у P. icarus складається з ì³кросател³тних повтор³в, як³ зазнали вторинних еволюц³йних перебудов. ìожна припустити, що ì³кросател³тн³ ìотиви у ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2 277 Моëекуëяðíà оðãàí³зàц³я 5S ðèбоñомíої ДНК polyommatus icarus склад³ 5S рäÍê з’явилися на ранн³х етапах еволюц³ї ряду Lepidoptera, на користь чого св³дчить їхня присутн³сть у ìãñ ìетелик³в, що належать до р³зних родин. ó подальшо- ìу вони еволюц³онували незалежно як у р³зних таксоноì³чних групах, так ³ в ìежах одного геноìу (короткий та довгий вар³ан- ти ìãñ). öе привело до виникнення знач- ної ì³нливост³ у 5S рäÍê ìетелик³в – як за довжиною, так ³ за посл³довн³стю ìãñ. â той же час концертна еволюц³я продовжу- вала п³дтриìувати ³дентичн³сть окреìих коп³й 5S рäÍê, що належать до одного структурного класу. Пåðåë³к ë³òåðàòуðè 1. Volkov R.A., Zanke C., Panchuk I.I., Hemleben V. Molecular evolution of 5S rDNA of Solanum spe- cies (sect. Petota): application for molecular phy- logeny and breeding // Theoret. Appl. Genet. – 2001. – Vol. 103. – P. 1273–1282. 2. Singh D., Ahuja P.S. 5S rDNA gene diversity in tea (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) and its use for variety identification // Genome. – 2006. – Vol. 49. – P. 91–96. 3. Grimm G.W., Denk T. The reticulate origin of mod- ern plane trees (Platanus, Platanaceae): A nuclear marker puzzle // Taxon. – 2010. – Vol. 59, № 1. – P. 134–147. 4. Morton G., Sprague K. In vitro transcription of a silkworm 5S RNA gene requires an upstream sig- nal // Genetics. – 1984. – Vol. 81. – P. 5519–5522. 5. Череватов О.В., Волков Р.А. Пол³ìорф³зì 5S рäÍê коìах ряду Lepidoptera // Б³олог³чн³ систе- ìи. – 2009. – T. 1. – ñ. 7–10. 6. Львовский А.Л., Моргун Д.В. Булавоусые чешуекрылые âосточной åвропы. – ì.: òовари- щество научных изданий êìê, 2007. – 443 с. 7. Некрутенко Ю.П., Чиколовець В.М. äенн³ ìете- лики óкраїни. – êиїв: âидавництво ðаєвського, 2005. – 232 с. 8. Sun S., Asling B., Faye I. Organization and expres- sion of the immunoresponsive lysozyme gene in the giant silk moth, Hyalophora cecropia // J. Biol. Chem. – 1991. – Vol. 266, №10. – P. 6644–6649. 9. Zimmerman M., Wahlberg N., Descimon H. Phy- logeny of euphidrias checkerspot butterflies (Lep- idoptera: Nymphalidae) based on mitohondrial DNA sequence data // Ann. Entomol. Soc. Am. – 2000. – Vol. 93, № 3. – P. 347–355. 10. Lukhtanov V.A., Vila R., Kandul N.P. Rearrange- ment of the Agrodiaetus dolus species group (Lepidoptera, Lycaenidae) using a new cytologi- cal approach and molecular data // Insect. Syst. Evol. – 2006. – Vol. 37. – P. 325–334. 11. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. ìолекуляр- ное клонирование. ìетоды генетической инже- нерии – ì.: ìир, 1984. – 479 с. 12. Панчук І.І., Волков Р.А. Практикуì з ìолекулярної генетики. – ×ерн³вц³: ðута, 2007. – 120 с. 13. DNASTAR, 1998. MegAlign 3.18 edit. Software distributed by DNASTAR Inc., Madison, WI, USA. 14. Altschul S.F., Madden T.L., Schaffer A.A., Zhang J., Zhang Z., Miller W., Lipman D.J. Gapped BLAST and PSIBLAST: a new generation of protein database search programs // Nucl. Acids Res. – 1997. – Vol. 25. – P. 3389–3402. 15. Xian-Rong G., Nicoghosian K. Cedergren R.J. 5S RNA sequence from the Philosamia silkworm: evidence for variable evolutionary rates in insect 5S RNA // Nucleic Acids Res. – 1982. – Vol. 10. – P. 5711–5716. 16. Qi G.R., Cao G.J., Jiang P., Feng X.L., Gu X.R. Studies on the sites expressing evolutionary changes in the structure of eukaryotic 5S ribo- somal RNA // J. Mol. Evol. – 1988. – Vol. 27. – P. 336–340. 17. Suzuki H., Moriwaki K., Sakura S. Sequences and evolutionary analysis of mouse 5S rDNAs // Mol. Biol. Evol. – 1994. – Vol. 11. – P. 704–710. 18. Robles F., Herrán R., Ludwig A., Rejon C.R., Rejon M.R., Garrido–Ramos M.A. Genomic organization and evolution of the 5S ribosomal DNA in the an- cient fish sturgeon // Genome. – 2005. – Vol. 48. – P. 18–28. 19. Vierna J., Gonzalez–Tizon A.M., Martinez–Lage A. Long–term evolution of 5S ribosomal DNA seems to be driven by birth–and–death processes and selection in Ensis razor shells (Mollusca: Bivalvia) // Biochem. Genet. – 2009. – Vol. 47. – P. 635– 644. 20. Little R.D., Braaten D.C. Genomic organization of human 5S rDNA and sequence of one tandem re- peat // Genomics. – 1989. – Vol. 4. – P. 376–383. 21. Drouin G. Expressed retrotransposed 5S rRNA genes in the mouse and rat genomes // Genome. – 2000. – Vol. 43. – P. 213–215. 22. Ford S.A. Different sequences for 5S RNA in kid- ney cells and ovaries of Xenopus laevis // Nat. New Biol. – 1973. – Vol. 241. – P. 7–12. 23. Peterson R.C., Doering J.L., Brown D.D. Characterization of two xenopus somatic 5S DNAs and one minor oocyte–specific 5S DNA // Cell. – 1980. – Vol. 20. – P. 131–141. 24. Douet J., Tourmente S. Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis // Heredity. – 2007. – Vol. 99. – P. 5–13. ISSN 1810-7834. Вісн. Óкр. тов-ва генетиків і селекціонерів. 2010, том 8, № 2278 Î.В. Чеðевàòов, Р.А. Воëков 25. Keller I., Chintauan–Marquier I.C., Veltsos P., Nichols R.A. Ribosomal DNA in the grasshopper Podisma pedestris: escape from concerted evolu- tion // Genetics. – 2006. – Vol. 174. – P. 863–874. 26. Череватов О.В., Волков Р.А. ìолекулярна орган³- зац³я 5S рäÍê Satyrus drias (Lepidoptera) // äо- пов³д³ ÍàÍ óкраїни. – 2011. (ó друц³). 27. Prasad D., Muthulakshmi M., Madhu M. Archak S., Mita K., Nagaraju J. Survey and analysis of mi- crosatellites in the silkworm, Bombyx mori: fre- quency, distribution, mutations, marker potential and their conservation in heterologous species // Genetics. – 2005. – Vol. 169. – P. 197–214. 28. Toth G., Gaspari Z., Jurka J. Microsatellites in different eukaryotic genomes: survey and analysis // Gen. Res. – 2000. – Vol. 10. – P. 967–981. 29. Cross I., Rebordinos L. 5S rDNA and U2 snRNA are linked in the genome of Crassostrea angulata and Crassostrea gigas oysters: does the (CT)n•(GA)n microsatellite stabilize this novel linkage of large tandem arrays? // Genome. – 2005. – Vol. 48. – P. 1116–1119. 30. Zhu Y., Strassmann E. Queller D. Insertions, substitutions, and the origin of microsatellites // Gen. Res. – 2000. – Vol. 76. – P. 227–236. Представлено В.А. Кунахом Надійшла 4.10.2010 ìîëåêóëЯðÍàЯ îðãàÍèЗàöèЯ 5S ðèБîñîìàëüÍîЙ äÍê POLYOMMATUS ICARUS О.В. Череватов, Р.А. Волков ×ерновицкий национальный университет иìени Юрия Федьковича, óкраина, 58012, г. ×ерновцы, ул. êоцюбинского, 2 e-mail: ra.volkov@gmail.com â геноìе Polyommatus icarus (Lepidoptera: Ly- caenidae) обнаружено два варианта повторя- ющихся участков 5S рäÍê. îба варианта по- второв существенно отличаются ìежду собой как по длине, так и по нуклеотидной после- довательности ìежгенных спейсеров (ìãñ), хотя отдельные копии повторов рäÍê, которые относятся к одноìу структурноìу варианту по- чти идентичны ìежду собой, вероятно, как ре- зультат концертной эволюции. ìãñ состоит из ìикросателлитных повторов, которые возни- кли на ранних этапах радиации чешуекрылых. Íа протяжении дальнейшей эволюции в ìãñ накапливались ìногочисленные нуклеотидные заìены, а также вставки/делеции нуклеотидов. Ключевые слова: Lepidoptera, 5S рäÍê, ìоле- кулярная эволюция и таксоноìия. MOLECULAR ORGANIZATION OF 5S RIBOSOMAL DNA OF POLYOMMATUS ICARUS O.V. Cherevatov, R.A. Volkov Yurii Fedkovych University of Chernivtsy Ukraine, 58012, Chernivtsi, Kotsiubynski str., 2 e-mail: ra.volkov@gmail.com In the genome of Polyommatus icarus two variants of 5S rDNA repeats were identified (Lepidoptera: Lycaenidae). These variants differ considerably by length and sequence of the intergenic spacer region (IGS) although individual copies of rDNA repeats of the same structural variant are nearly identical as a result of concerted evolution. The IGS is composed of microsatellite–related repeats that appeared at the early stages of Lepidoptera radiation. Numerous base substitutions and indels were accumulated in the IGS during subsequent evolution. Key words: Lepidoptera, 5S rDNA, molecular evolution and taxonomy.

Молекулярна організація 5S рибосомної ДНК Polyommatus icarus

Репозитарії

Схожі ресурси