Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia

В геномі східноєвропейського метелика Melitaea tri-via виявлено два різних варіанти повторюваної одиниці 5S рДНК. Обидва варіанти повторів містять ділянку довжиною 120 п.н., що кодує 5S рРНК, проте характеризуються різною довжиною міжгенних спейсерів – 78 та 125 п.н. відповідно. Рівень подібності мі...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2011
Автори:	Череватов, О.В., Волков, Р.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2011
Назва видання:	Цитология и генетика
Теми:	Оригинальные работы
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/66835
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:	Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia / О.В. Череватов, Р.А. Волков // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 2. — С. 62-68. — Бібліогр.: 35 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-66835
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-668352014-07-24T03:01:20Z Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia Череватов, О.В. Волков, Р.А. Оригинальные работы В геномі східноєвропейського метелика Melitaea tri-via виявлено два різних варіанти повторюваної одиниці 5S рДНК. Обидва варіанти повторів містять ділянку довжиною 120 п.н., що кодує 5S рРНК, проте характеризуються різною довжиною міжгенних спейсерів – 78 та 125 п.н. відповідно. Рівень подібності між двома варіантами 5S рДНК становить 43,9–45,5 % для послідовності міжгенних спейсерів, тоді як кодуючі послідовності є більш консервативними. У складі міжгенних спейсерів були виявлені мікросателітні послідовності, які імовірно зазнавали ампліфікації впродовж еволюції 5S рДНК. В геноме восточноевропейской бабочки Melitaea trivia обнаружены два варианта повторяющегося участка 5S рДНК. Оба варианта повторов содержат участки длиной 120 п.н., кодирующие 5S рРНК, при этом они отличаются длиной межгенных спейсеров – 78 и 125 п.н. соответственно. Уровень сходства двух вариантов 5S рДНК составляет 43,9–45,5 % для последовательностей межгенных спейсеров, тогда как кодирующие участки являются более консервативными. В последовательности межгенных спейсеров были обнаружены микросателлитные последовательности, которые, по-видимому, подвергались амплификации на протяжении эволюции 5S рДНК. Two length variants of 5S rDNA repeated units were detected in the genome of East European butterfly Melitaea trivia. Both repeat variants contain the 5S rRNA coding region of the same length of 120 bp, but possess the intergenic spacer region (IGS) of different size, 78 and 125 bp, respectively. The level of sequence similarity between the two 5S rDNA variants amounts to 43,9– 45,5 % in the IGS, whereas the coding region appears to be more conservative. In the IGS, microsatellite sequence motives were found; amplification of these motives could be involved in the evolution of the 5S rDNA. 2011 Article Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia / О.В. Череватов, Р.А. Волков // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 2. — С. 62-68. — Бібліогр.: 35 назв. — укр. 0564-3783 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/66835 577.212.3:595.789 uk Цитология и генетика Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Оригинальные работы Оригинальные работы
spellingShingle	Оригинальные работы Оригинальные работы Череватов, О.В. Волков, Р.А. Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia Цитология и генетика
description	В геномі східноєвропейського метелика Melitaea tri-via виявлено два різних варіанти повторюваної одиниці 5S рДНК. Обидва варіанти повторів містять ділянку довжиною 120 п.н., що кодує 5S рРНК, проте характеризуються різною довжиною міжгенних спейсерів – 78 та 125 п.н. відповідно. Рівень подібності між двома варіантами 5S рДНК становить 43,9–45,5 % для послідовності міжгенних спейсерів, тоді як кодуючі послідовності є більш консервативними. У складі міжгенних спейсерів були виявлені мікросателітні послідовності, які імовірно зазнавали ампліфікації впродовж еволюції 5S рДНК.
format	Article
author	Череватов, О.В. Волков, Р.А.
author_facet	Череватов, О.В. Волков, Р.А.
author_sort	Череватов, О.В.
title	Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia
title_short	Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia
title_full	Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia
title_fullStr	Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia
title_full_unstemmed	Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia
title_sort	організація 5s рибосомної днк melitaea trivia
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
publishDate	2011
topic_facet	Оригинальные работы
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/66835
citation_txt	Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia / О.В. Череватов, Р.А. Волков // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 2. — С. 62-68. — Бібліогр.: 35 назв. — укр.
series	Цитология и генетика
work_keys_str_mv	AT čerevatovov organízacíâ5sribosomnoídnkmelitaeatrivia AT volkovra organízacíâ5sribosomnoídnkmelitaeatrivia
first_indexed	2025-07-05T17:00:13Z
last_indexed	2025-07-05T17:00:13Z
_version_	1836827084019728384
fulltext	УДК 577.212.3:595.789 О.В. ЧЕРЕВАТОВ, Р.А. ВОЛКОВ Чернівецький національний університет ім. Юрія Федьковича E$mail: ra.volkov@gmail.com ОРГАНІЗАЦІЯ 5S РИБОСОМНОЇ ДНК MELITAEA TRIVIA В геномі східноєвропейського метелика Melitaea tri� via виявлено два різних варіанти повторюваної одиниці 5S рДНК. Обидва варіанти повторів містять ділянку довжиною 120 п.н., що кодує 5S рРНК, проте характе� ризуються різною довжиною міжгенних спейсерів – 78 та 125 п.н. відповідно. Рівень подібності між двома варі� антами 5S рДНК становить 43,9–45,5 % для послідов� ності міжгенних спейсерів, тоді як кодуючі послідовнос� ті є більш консервативними. У складі міжгенних спейсерів були виявлені мікросателітні послідовності, які імовірно зазнавали ампліфікації впродовж еволюції 5S рДНК. Вступ. Однією із популярних моделей, що використовуються при вивченні закономір� ностей молекулярної еволюції у еукаріот, є ге� ни, які кодують 5S рРНК (5S рДНК). 5S рДНК належить до класу помірно повторюваних по� слідовностей, що розташовуються у вигляді тандемно організованих кластерів в одному або декількох хромосомних локусах. Кожна повторювана одиниця 5S рДНК складається із кодуючої ділянки та міжгенного спейсера (МГС). Організація 5S рДНК добре вивчена у рослин [1–3], де ця ділянка геному широко за� стосовується для цілей молекулярної таксоно� мії. Проте у безхребетних тварин, зокрема у комах, 5S рДНК все ще залишається майже не� дослідженою. Серед лускокрилих (Lepidoptera) організація 5S рДНК була описана раніше ли� ше для одного модельного виду – шовкопряду (Bombyx mori) [4]. Попередні дослідження на� шої лабораторії виявили істотну мінливість 5S рДНК у представників різних родин Lepidoptera [5], що вказує на необхідність більш детального вивчення організації та еволюції цієї ділянки геному у лускокрилих. Родина Nymphalidae, до якої входять декіль� ка тисяч видів, є однією із найбільших родин серед булавовусих лускокрилих. Рід Melitaea охоплює близько 12 видів у Cхідній Європі. Для видів цього роду характерна висока фено� типова мінливість, що робить їх цікавим об’єк� том для вивчення процесів мікроеволюції. В останні десятиліття представники роду підда� ються інтенсивним дослідженням, зокрема на молекулярному рівні [6–8]. Також рід може бу� ти використаний як модель для вивчення зако� номірностей молекулярної еволюції окремих генів і мультигенних родин, а також визначення філогенетичних зв’язків між видами. У пред� ставленій роботі наведено результати аналізу молекулярної організації 5S рДНК шашечниці степової (Melitaea trivia Den. & Schiff.) та обго� ворюються можливі механізми молекулярної еволюції 5S рДНК лускокрилих. Матеріали і методи. Матеріалом для дослід� ження були метелики виду M. trivia, відловлені на території с. Тимків (Новоушицький р�н Хмельницької обл.). Загальну ДНК екстрагу� вали з тіла метелика згідно із стандартним протоколом; як детергент використовували додецилсульфат натрію [9, 10]. Для ампліфікації повторюваної ділянки 5S рДНК методом полімеразної ланцюгової реак� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 262 © О.В. ЧЕРЕВАТОВ, Р.А. ВОЛКОВ, 2011 ції (ПЛР) використовували пару праймерів RV0803 (5'�catagcggccgcgtggtcagtacttggatgggtga� 3') та RV0804 (5'�cattgcggccgcttgcttgacttcggtgatcg� ga�3'), які були розроблені нами раніше [5]. Ці праймери є комплементарними до ділянки, що кодує 5S рРНК у декількох видів членисто� ногих, та містять на 5'�кінці додатковий сайт впізнавання рестриктази NotI, який викорис� товували для подальшого клонування ПЛР�про� дуктів. Місце посадки праймерів було обрано так, щоб досягти ампліфікації повного МГС та фрагментів кодуючих ділянок, що межують із ним, за виключенням частини кодуючої ді� лянки між 5'�кінцями використаних прайме� рів (рисунок). Згідно з розрахунками розмір фрагменту, який має залишатись неампліфіко� ваним, становить лише 8 п.н. Кількість ДНК для проведення ПЛР стано� вила 50 нг на реакцію. Ампліфікацію ДНК про� водили в середовищі такого складу: 1 � буфер для ПЛР (PCR�buffer, «Qiagen», США), MgCl2 – 2 мМ, суміш dNTP – 0,2 мМ кожного, прайме� ри – 1 мМ кожного, ДНК�полімераза (HotStart� Taq, «Qiagen», США) – 1 од. активності на реак� цію. Загальний об’єм реакційної суміші скла� дав 20 мкл. ПЛР здійснювали з використан� ням приладу MiniCycler («MJ Research Inc.», США) за такою програмою: 1) початкова акти� вація ДНК�полімерази – 95 °С, 15 хв; 2) дена� турація ДНК – 94 °С, 45 с; 3) гібридизація праймерів – 55 °С, 1 хв; 4) синтез ДНК – 72 °С, 2 хв; 5) закінчення ампліфікації – 72 °С, 8 хв; 6) припинення реакції – 4 °С. Загальна кіль� кість циклів ампліфікації – 32. Для аналізу ре� зультатів ПЛР використовували електрофорез у 2%�ному агарозному гелі. Отримані ПЛР�продукти обробляли ре� стриктазою NotI та лігували по комплементар� них липких кінцях у сайт Eco52 плазміди pLitmus 38 з використанням Т4 ДНК�лігази («Fermentas», Литва). Трансформацію компетен� тних клітин лінії Escherichia coli XL�blue прово� дили методом електропорації з використанням приладу E. coli Pulser («BioRad», США). Присут� ність вставки у складі рекомбінантних плазмід перевіряли методом blue�white colony selection та підтверджували рестриктазним картуванням. Плазміди виділяли методом лужного лізису [9]. Ферментативні реакції проводили згідно з реко� мендаціями фірми�постачальника. Вставки 5S рДНК відібраних клонів секве� нували з використанням Big Due Terminator Cycle Sequencing Kit на секвенаторі ABI Prism 310 («PE Applied Biosystems», США). Первинну обробку та аналіз отриманої первинної нуклео� тидної послідовності проводили за допомогою комп’ютерної програми Chromas та пакету про� грам комп’ютерної обробки даних DNASTAR [11]. Пошук послідовностей у Genbank здійс� нювали за допомогою програми BLAST [12]. Результати досліджень та їх обговорення. Електрофоретичне розділення отриманих про� дуктів ПЛР показало, що ампліфікація повто� рюваної ділянки 5S рДНК M. trivia призводить до утворення трьох фрагментів ДНК: основ� ного – довжиною близько 230 п.н. та двох мі� норних – близько 1000 п.н. та менше 100 п.н. Отриману суміш ПЛР�продуктів було клонова� но у бактеріальний вектор без попередньої се� лекції за розміром. За результатами скринінгу ідентифіковано 12 колоній трансформантів білого кольору, з яких було виділено плазміди для подальшого картування. Обробка цих плазмід рестрикта� зою Eco52 призводила до утворення двох фраг� ментів ДНК. Фрагмент більшої довжини в усіх плазмід мав розмір приблизно 2800–2900 п.н., що відповідає розміру векторної плазміди pLitmus 38, тоді як фрагмент меншої довжини, що відповідає вставці, мав різний розмір у різ� них клонів. Загалом було ідентифіковано 8 плаз� мід, що містили вставку довжиною близько 250 або 200 п.н., та 4 плазміди довжиною менше 100 п.н., що відповідає довжинам ПЛР�продук� тів, які використовували при клонуванні. Для подальшого секвенування було відібрано три рекомбінантні плазміди (pMetr�С8, �С9, �С12), що містили вставку розміром близько 250 п.н., одну (pMetr�С4) – 200 п.н. та дві (pMetr�С5, �С7) – менше 100 п.н. Аналіз отриманих результатів показав, що вставки всіх досліджених плазмід містять на обох кінцях послідовності праймерів, використаних при проведенні ПЛР. Порівняння отриманих послідовностей виявило різницю між цими кло� нами за нуклеотидною послідовністю. Три кло� ни – pMetr�С8, �С9 та �С12 – містили вставку довжиною 237 п.н., клон pMetr�С4 – 190 п.н., а клони pMetr�С5 та �С7 – лише 46 п.н., яка скла� дається тільки з послідовності двох праймерів. ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 2 63 Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia За результатами вирівнювання послідовнос� тей було розраховано, що рівень подібності кло� нів pMetr�С8, �С9 та �С12 між собою становить 99,2–99,6 %. При цьому послідовність клону pMetr�С8 виявилась ідентичною із консенсус� ною послідовністю, а клони pMetr�С9 та �С12 відрізнялись від неї лише однією транзицією кожен. Ці результати свідчать про високий рі� вень гомогенізації індивідуальних повторів 5S рДНК у геномі M. trivia. На противагу цьому клон pMetr�С4 показав значно нижчий рівень подібності по відношенню до клонів pMetr� С8, �С9 та �С12 – 74,6–75,1 %. Для визначення границь між кодуючою ді� лянкою та МГС отримані послідовності порів� няли із послідовністю 5S рДНК шовкопряда B. mori (єдиного виду метеликів, для якого на сьогодні у базі даних Genbank наявна по� слідовність повного повтору 5S рДНК – реєс� траційний номер L00335 [4]) та із послідов� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 264 О.В. Череватов, Р.А. Волков Порівняння первинної нуклеотидної послідовності клонів pMetr�С4 та �С8, що містять послідовності короткого та довгого варіантів 5S рДНК M. trivia. Жирним шрифтом виділено ділянку, що кодує 5S рРНК. Підкреслено по� слідовність праймерів, використаних для ПЛР ностями 5S рРНК Philosamia cynthia (K02354, X13039 [13, 14]) і Antheraea pernyi (X13035, X13036 [14]). Було встановлено, що вставки всіх чотирьох секвенованих нами клонів містять по краях фрагменти кодуючої ділянки розміром 53 п.н. (враховуючи послідовність праймера RV0803) та 59 п.н. (враховуючи послідовність праймера RV0804) (рисунок). Зважаючи на те, що центральна частина кодуючої ділянки роз� міром 8 п.н. залишається неампліфікованою із застосуванням використаних нами праймерів, можна підрахувати, що загальний розмір ді� лянки, яка кодує 5S рРНК у M. trivia, стано� вить 120 п.н., що збігається із довжиною цієї ділянки у багатьох інших тварин [15–17]. Для оцінки ступеня мінливості кодуючої ді� лянки 5S рРНК було підраховано кількість за� мін нуклеотидів, що відрізняють отримані нами клони M. trivia як між собою, так і від 5S рРНК інших видів метеликів. При цьому до уваги приймали лише фрагменти кодуючої ділянки (67 п.н. назагал), які знаходились за межами послідовностей праймерів, використаних для ПЛР. Виявилось, що в межах цієї ділянки клони pMetr�С8 та �С9 є ідентичними між собою, а клон pMetr�С12 відрізняється від них лише транзицією С�T. На відміну від цього у клоні pMetr�С4 в межах кодуючої ділянки виявлено 8 замін нуклеотидів (5 транзицій та 3 трансвер� сії), які відрізняють його від клонів pMetr� С8, �С9 і �С12. Отже, наявні результати вказу� ють на присутність у геномі M. trivia як мінімум двох варіантів повторів 5S рДНК. Для порівнян� ня вкажемо, що послідовності 5S рРНК B. mori відрізняються між собою на 3–4 точкові замі� ни нуклеотидів. В цілому складається вражен� ня, що для метеликів є притаманним внутріш� ньогеномний поліморфізм за послідовністю кодуючої ділянки 5S рРНК. Порівняння кодуючої ділянки 5S рРНК M. trivia та видів, що належать до різних родин Lepidoptera (табл. 1), показало, що обидва ва� ріанти 5S рДНК M. trivia в однаковій мірі від� різняються від 5S рРНК Antheraea pernyi та Philosamia cynthia, проте клон pMetr�С4 ви� явився більш подібним до 5S рРНК B. mori, ніж клон pMetr�С8. Добре відомо, що у еукаріот, крім функціо� нально повноцінних повторів 5S рДНК, можуть існувати так звані нефункціональні псевдогени, які часто знаходяться в іншому місці на хромо� сомах. Псевдогени як правило еволюціонують із більшою швидкістю, тобто демонструють під� вищений темп накопичення нуклеотидних за� мін та делецій. Зокрема характерним є втрата фрагментів ділянки, що кодує 5S рРНК [15, 18, 19]. Разом з тим як у тварин, так і у рослин опи� сано випадки наявності у геномі декількох функ� ціонально активних класів 5S рДНК (Xenopus, Arabidopsis), які є транскрипційно активними на різних етапах онтогенезу [20–22]. Оскільки в усіх чотирьох секвенованих нами клонах не ви� явлено делецій у межах кодуючої ділянки, мож� на припустити, що в геномі M. trivia присутні два функціонально активних варіанти повторів 5S рДНК – довгий (клони pMetr�С8, �С9, �С12) та короткий (клон pMetr�4), хоча для остаточ� ного з’ясування цього питання необхідні додат� кові експерименти. Визначення границь кодуючої ділянки до� зволило встановити, що довжина МГС стано� вить 125 п.н. для клонів pMetr�С8, �С9, �С12. Це відповідає загальній довжині повторюваної оди� ниці 5S рДНК у 245 п.н., що є близьким до довжини повтору 5S рДНК деяких інших видів безхребетних тварин, яка знаходиться в межах 303–469 п.н. [17, 23]. Довжина МГС у клоні pMetr�С4 становить лише 78 п.н., що виклика� но декількома делеціями (рисунок). Застосування для вирівнювання послідов� ностей методу J. Hein (Gap penalty = 11; gap length penalty = 3 [11]) дозволило встановити, що в межах МГС рівень подібності між клона� ми pMetr�С8, �С9 та �С12 становить 99,2– 100 %, а між цими трьома клонами та клоном ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 2 65 Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia Таблиця 1 Кількість мутацій у ділянці, що кодує 5S рРНК у різних видів метеликів Примітка. Наведено кількість нуклеотидних замін у двох фрагментах кодуючої ділянки загальним розмі� ром 67 п.н. Для розрахунків було використано послі� довності клонів pMetr�С4 та �С8. Для B. mori при по� рівнянні було використано шість послідовностей ко� дуючої ділянки, які наявні у Генбанку. Melitаea trivia Antheraea pernyi Philosamia cynthia Bombyx mori Клон pMetr�С4 Клон pMetr�С8 4 3 5 6 3–4 8–10 pMetr�С4 – 43,9–45,5 %. Рівень подібності між чотирма секвенованими нами клонами та МГС B. mori лежить в межах від 48,8 (C9) до 70,1 % (C4). В цілому ці результати підтриму� ють уявлення про високу швидкість молеку� лярної еволюції МГС. Добре відомо, що основну роль у транс� крипції 5S рДНК в еукаріот відіграє внутріш� ній контрольний регіон (internal control region, ICR), який знаходиться в межах кодуючої ді� лянки. Найбільш детально досліджений ICR у 5S рДНК Xenopus складається з трьох елемен� тів – так званих боксів А і С та проміжного елементу, що знаходиться між ними [24, 25]. ICR є мішенню для зв’язування транскрип� ційних факторів TFIIIA, TFIIIB та TFIIIC, приєднання яких до 5S рДНК є передумовою для подальшого зв’язування РНК�полімера� зи ІІІ [26–28]. Послідовності, що знаходяться у МГС Xenopus у позиції від –26 до –11 п.н. від початку кодуючої ділянки, не є необхідни� ми для ініціації транскрипції, але вони прий� мають участь у модуляції транскрипції, що по� в’язано із приєднанням до цієї ділянки як мінімум двох білкових факторів [29]. У ссавців ефективна транскрипція 5S рДНК залежить від 12�нуклеотидного мотиву GGCTCTT� GGGGC, який зазвичай розташований у МГС на відстані у 30 п.н. перед кодуючою ділян� кою [30]. В 5S рДНК B. mori на відміну від Xenopus фрагмент МГС на відстані від –30 до –17 п.н. від початку кодуючої ділянки є абсолютно не� обхідним для ініціації транскрипції [4]. Зокре� ма регуляторну функцію пов’язують з мотивом ТАТАТА, який присутній у цій зоні. Детальне вивчення транскрипції 5S рДНК у Drosophila melanogaster довело існування п’яти ICR, чоти� ри з яких знаходяться у кодуючій ділянці, а один – у МГС в позиції від –39 до –26 п.н. Подібно до B. mori у цій ділянці знайдено мо� тив ТАТАА [31]. Аналіз секвенованих нами клонів показує, що обидва варіанти 5S рДНК M. trivia помітно відрізняються за послідовністю МГС як від B. mori, так і між собою. Довгий варіант містять у МГС ТАТА�подібну послідовність ТААТАТ у положенні від –25 до –20, тоді як у короткого варіанту 5S рДНК у цій позиції знаходиться мотив TAGAGT. Отже, отримані результати наводять на думку, що регуляторні сигнали, які знаходяться у МГС, можуть істотно відрізня� тись як у різних видів метеликів, так і між різ� ними варіантами рДНК в межах одного геному. На границі між ділянкою, що кодує 5S рРНК та МГС у M. trivia, знаходиться послідов� ність TTTTTGTT, а у B. mori – TTTTTTTT. Імовірно, ці послідовності є сигналом терміна� ції для РНК�полімерази ІІІ, оскільки відомо, що кластери залишків Т мають таку функцію у 5S рДНК інших еукаріот [22]. В наших попередніх дослідженнях 5S рДНК Satyrus dryas було встановлено, що у МГС цьо� го метелика присутні ділянки (так звані інсер� ційні елементи), які подібні до диспергованих послідовностей з геномів різних видів луско� крилих [5]. Для перевірки, чи послідовність МГС M. trivia також містить інсерційні еле� менти, ми провели її зіставлення із послідов� ностями, депонованими у Генбанку, проте на відміну від Satyrus dryas статистично досто� вірної подібності виявлено не було. Аналіз отриманих нами послідовностей по� казує, що МГС як довгого, так і короткого ва� ріантів 5S рДНК M. trivia містять численні тринуклеотидні мотиви ATT та мотиви, які відрізняються від вказаного лише на одну нук� леотидну заміну (табл. 2). Такі ж мотиви при� сутні і в МГС B. mori, незважаючи на порівняно низький рівень подібності цієї ділянки з МГС ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 266 О.В. Череватов, Р.А. Волков Таблиця 2 Розповсюдженість тринуклеотидних мотивів у МГС метеликів Тринуклео� тидний мотив M. trivia довгий варіант МГС (клон pMetr�С8) короткий варіант МГС (клон pMetr�С4) B. mori ATT ATA ATC ATG AAT ACT AGT CTT GTT TTT 7 7 1 1 – 1 1 – 3 3 1 2 3 2 – – 3 – 4 2 8 5 5 1 3 – 1 3 2 3 M. trivia. Раніше було встановлено [32], що се� ред мікросателітних послідовностей у геномі B. mori найбільш розповсюдженими є АТ�бага� ті мікросателіти, особливо послідовності ATT, які також найчастіше зустрічаються у дослід� жених нами МГС 5S рДНК. Крім того відомо, що мікросателітні послідовності частіше зустрі� чаються у спейсерних, ніж у кодуючих ділян� ках [33]. Отже, складається враження, що знач� на частина МГС у M. trivia збудована з мікро� сателітних повторів. Раніше серед безхребет� них тварин мікросателітні послідовності було знайдено у МГС молюсків роду Crassostrea [34]. Вважається, що першим кроком у появі но� вого мікросателіта є випадкова дуплікація ко� роткого (1–6 п.н.) мотиву [35]. Наступна амп� ліфікація такої дуплікованої ділянки відбува� ється шляхом «прослизання нитки» під час реплікації (slippage of replication), що призво� дить до виникнення набору з декількох копій тандемно організованих повторів. В подальшо� му у такій мікросателітній ділянці відбуваються мутації (вставки/делеції та заміни нуклеотидів). У МГС M. trivia тринуклеотидні мотиви (на� приклад, АТТ) зустрічаються не частіше, ніж дві копії підряд, проте наявні послідовності, що виникли, імовірно, внаслідок інсерції де� кількох нуклеотидів у набір мікросателітних повторів, наприклад (ATT)2TAAGCA (ATT)2. У МГС B. mori присутні більш досконалі мікро� сателітні ділянки, наприклад послідовність (ATC)4ATT. Відповідно, більша довжина МГС B. mori (155 п.н.) може бути пов’язана з біль� шою інтенсивністю процесів ампліфікації мікросателітних повторів впродовж еволюції цього виду. Секвенування 5S рДНК представ� ників інших таксономічних груп метеликів до� зволить у майбутньому детальніше описати молекулярну еволюцію цієї ділянки геному. O.V. Cherevatov, R.A. Volkov ORGANIZATION OF 5S RIBOSOMAL DNA OF MELITAEA TRIVIA Two length variants of 5S rDNA repeated units were detected in the genome of East European butterfly Melitaea trivia. Both repeat variants contain the 5S rRNA coding region of the same length of 120 bp, but possess the intergenic spacer region (IGS) of different size, 78 and 125 bp, respectively. The level of sequence similarity between the two 5S rDNA variants amounts to 43,9– 45,5 % in the IGS, whereas the coding region appears to be more conservative. In the IGS, microsatellite sequence motives were found; amplification of these motives could be involved in the evolution of the 5S rDNA. О.В. Череватов, Р.А. Волков ОРГАНИЗАЦИЯ 5S РИБОСОМНОЙ ДНК MELITAEA TRIVIA В геноме восточноевропейской бабочки Melitaea trivia обнаружены два варианта повторяющегося учас� тка 5S рДНК. Оба варианта повторов содержат участ� ки длиной 120 п.н., кодирующие 5S рРНК, при этом они отличаются длиной межгенных спейсеров – 78 и 125 п.н. соответственно. Уровень сходства двух ва� риантов 5S рДНК составляет 43,9–45,5 % для после� довательностей межгенных спейсеров, тогда как ко� дирующие участки являются более консервативными. В последовательности межгенных спейсеров были об� наружены микросателлитные последовательности, которые, по�видимому, подвергались амплификации на протяжении эволюции 5S рДНК. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Volkov R.A., Zanke C., Panchuk I.I., Hemleben V. Mole� cular evolution of 5S rDNA of Solanum species (sect. Petota) : application for molecular phylogeny and breed� ing // Theor. Appl. Genet. – 2001. – 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. – 49. – P. 91–96. 3. Grimm G.W., Denk T. The reticulate origin of modern plane trees (Platanus, Platanaceae): A nuclear marker puzzle // Taxon. – 2010. – 59, № 1. – P. 134–147. 4. Morton G., Sprague K. In vitro transcription of a silk� worm 5S RNA gene requires an upstream signal // Genetics. – 1984. – 81. – P. 5519–5522. 5. Череватов О.В., Волков Р.А. Поліморфізм 5S рДНК комах ряду Lepidoptera // Біол. системи. – 2009. – 1. – С. 7–10. 6. Sun S., Asling B., Faye I. Organization and expression of the immunoresponsive lysozyme gene in the giant silk moth, Hyalophora cecropia // J. Biol. Chem. – 1991. – 266, № 10. – P. 6644–6649. 7. Zimmerman M., Wahlberg N., Descimon H. Phylogeny of euphidrias checkerspot butterflies (Lepidoptera: Nymphalidae) based on mitochondrial DNA sequence data // Ann. Entomol. Soc. Amer. – 2000. – 93, № 3. – P. 347–355. 8. Lukhtanov V.A., Vila R., Kandul N.P. Rearrangement of the Agrodiaetus dolus species group (Lepidoptera, Lycaenidae) using a new cytological approach and molecular data // Insect. Syst. Evol. – 2006. – 37. – P. 325–334. ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 2 67 Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia 9. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование. Методы генетической инженерии. – М.: Мир, 1984. – 479 с. 10. Панчук І.І., Волков Р.А. Практикум з молекулярної генетики. – Чернівці : Рута, 2007. – 120 с. 11. DNASTAR, 1998. MegAlign 3.18 edit. Software distrib� uted by DNASTAR Inc., Madison, WI, USA. 12. 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. – 25. – P. 3389– 3402. 13. Xian�Rong G., Nicoghosian K. Cedergren R.J. 5S RNA sequence from the Philosamia silkworm: evidence for variable evolutionary rates in insect 5S RNA // Nucl. Acids Res. – 1982. – 10. – P. 5711–5716. 14. 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 ribosomal RNA // J. Mol. Evol. – 1988. – 27. – P. 336–340. 15. Suzuki H., Moriwaki K., Sakura S. Sequences and evo� lutionary analysis of mouse 5S rDNAs // Mol. Biol. Evol. – 1994. – 11. – P. 704–710. 16. Robles F., Herrán R., Ludwig A., Rejon C.R., Rejon M.R., Garrido�Ramos M.A.. Genomic organization and evo� lution of the 5S ribosomal DNA in the ancient fish sturgeon // Genome. – 2005. – 48. – P. 18–28. 17. 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. – 47. – P. 635–644. 18. Little R.D., Braaten D.C. Genomic organization of human 5S rDNA and sequence of one tandem repeat // Genomics. – 1989. – 4. – P. 376–383. 19. Drouin G. Expressed retrotransposed 5S rRNA genes in the mouse and rat genomes // Genome. – 2000. – 43. – P. 213–215. 20. Ford S.A. Different sequences for 5S RNA in kidney cells and ovaries of Xenopus laevis // Nature. New Biol. – 1973. – 241. – P. 7–12. 21. 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. – 20. – P. 131–141. 22. Douet J., Tourmente S. Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis // Heredity. – 2007. – 99. – P. 5–13. 23. Keller I., Chintauan�Marquier I.C., Veltsos P., Nichols R.A. Ribosomal DNA in the grasshopper Podisma pedestris: escape from concerted evolution // Genetics – 2006. – 174. – P. 863–874. 24. McConkey G.A., Bogenhagen D.F. Transition mutations within the Xenopus borealis somatic 5S RNA gene can have independent effects on transcription and TFIIIA binding // Mol Cell Biol. – 1987. – 7. – P. 486–494. 25. Pieler T., Hamm J., Roeder R.G. The 5S gene internal control region is composed of three distinct sequence elements, organized as two functional domains with variable spacing // Cell. – 1987. – 48. – P. 91–100. 26. Lassar A.B., Martin P.L., Roeder R.G. Transcription of class III genes: formation of preinitiation complexes // Science. – 1983. – 222. – P. 760–768. 27. Bieker J.J., Martin P.L., Roeder R.G. Formation of a rate�limiting intermediate in 5S RNA gene transcrip� tion // Cell. – 1985. – 40. – P. 119–127. 28. Setzer D., Brown D. Formation and stability of the 5S RNA transcription complex // J. Biol. Chem. – 1985. – 260, № 4. – P. 2483–2492. 29. Oei S., Pieler T. Transcription stimulatory factor binds to the upstream region of Xenopus 5S RNA and tRNA genes // J. Biol. Chem. – 1990. – 265. – P. 7485–7491. 30. Nielsen J.N., Hallenberg C., Frederiksen S., Sørensen P.D., Lomholt B. Transcription of human 5S rRNA genes is influenced by an upstream DNA sequence // Nucl. Acids Res. – 1993. – 21. – P. 3631–3636. 31. Sharp S., Garcia A. Transcription of the Drosophila melanogaster 5S RNA gene requires an upstream pro� moter and four intragenic sequence elements // Mol. Cell. Biol. – 1988. – 8. – P. 1266–1274. 32. Prasad D., Muthulakshmi M., Madhu M. Archak S., Mita K., Nagaraju J. Survey and analysis of microsatel� lites in the silkworm, Bombyx mori: frequency, distribu� tion, mutations, marker potential and their conserva� tion in heterologous species // Genetics. – 2005. – 169. – P. 197–214. 33. Toth G., Gaspari Z., Jurka J. Microsatellites in different eukaryotic genomes: survey and analysis // Gen. Res. – 2000. – 10. – P. 967–981. 34. 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 tan� dem arrays? // Genome. – 2005. – 48. – P. 1116– 1119. 35. Zhu Y., Strassmann E. Queller D. Insertions, substitu� tions, and the origin of microsatellites // Gen. Res. – 2000. – 76. – P. 227–236. Надійшла 31.08.10 ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 268 О.В. Череватов, Р.А. Волков

Організація 5S рибосомної ДНК Melitaea trivia

Репозитарії

Схожі ресурси