О взаимосвязи между темпами эволюционных изменений мРНК и нейтральностью замен нуклеотидов в них
Бутвиловский А.В.
Цель исследования: установить количественную взаимосвязь между темпами эволюционных изменений мРНК и степенью нейтральности замен нуклеотидов в них.
Материалы и методы. Проанализированы и выровнены с помощью программ ClustalW последовательности мРНК, кодирующих ряд белков (креатинкиназу, алкогольдегидрогеназы классов 1 и 3, препроинсулин, проинсулин, инсулин, С-пептид, сигнальный пептид, рецептор инсулина и его домены, инсулин-подобные факторы роста 1 и 2, препроинсулин-подобный фактор роста 1, аденилатциклазу 9, аквапорин 1, интерлейкин β1, гормон роста 1, релаксин 3) хордовых животных. Эволюционные дистанции рассчитаны с учетом картины замен нуклеотидов по методам Джукса-Кантора, Кимуры, Тадзимы-Нея, Тамуры, Тамуры-Нея. Скорость эволюции вычислена по методу М. Кимуры [1]. Нейтральность замен нуклеотидов определена по методу Н. Суеоки [2].
Результаты и обсуждение. Доля нейтральных замен по первому и второму положениям нуклеотида в кодонах мРНК, кодирующих креатинкиназу составила 3,3%, алкогольдегидрогеназы классов 1 и 3 – 9,7% и 6,3%, соответственно, препроинсулин – 29,2%, проинсулин – 22,9%, инсулин – 4,2%, С-пептид – 42,5%, сигнальный пептид – 31,7%, рецептор инсулина – 4,2%, каталитический и L2-домены рецептора инсулина – 8,3% и 20,0%, соответственно, инсулин-подобные факторы роста 1 и 2 – 7,9% и 25,0%, соответственно, препроинсулин-подобный фактор роста 1 – 14,0%, аденилатциклазу 9 – 5,8%, аквапорин 1 – 7,5%, интерлейкин β1 – 29,2%, гормон роста – 35,4% и релаксин 3 – 49,2%. Величина коэффициента нейтральности выше для мРНК, соответствующих белкам с меньшими ограничениями на изменения структуры и функции. Так, для полисубстратного изофермента алкогольдегидрогеназы (класс 1) нейтральность больше по сравнению с моносубстратным (класс 3). Установлено, что скорость эволюции мРНК, кодирующих креатинкиназу, равна 0,33×10–9 замен на сайт в год, алкогольдегидрогеназы классов 1 и 3 – 0,60 и 0,40, соответственно, препроинсулин – 0,78, проинсулин – 0,68, инсулин – 0,38, С-пептид – 1,67, сигнальный пептид – 1,00, рецептор инсулина – 0,58, каталитический и L2-домены рецептора инсулина – 0,36 и 0,48, соответственно, инсулин-подобные факторы роста 1 и 2 – 0,39 и 0,83, соответственно, препроинсулин-подобный фактор роста 1 – 0,41, аденилатциклазу 9 – 0,62, аквапорин 1 – 0,45, интерлейкин β1 – 1,34, гормон роста – 1,25, релаксин 3 – 1,18×1 0–9 замен на сайт в год. Между темпами эволюционных изменений изученных мРНК и степенью нейтральности замен нуклеотидов в них существует достоверная сильная прямая корреляционная связь (r=0,87±0,120, р<0,001).
Заключение. Впервые установлено, что между темпами эволюционных изменений мРНК и нейтральностью замен нуклеотидов в них существует достоверная связь: с ростом коэффициента нейтральности замен нуклеотидов в первом и втором положениях кодонов мРНК происходит линейное увеличение скорости их изменений.
Литература
1. Барковский Е.В. [и др.] (2005) Методы молекулярной эволюции и филогенетики: учеб.-метод. пособие // Мн.: БГМУ. – 63 с.
2. Sueoka, N. (1988) Directional mutation pressure and neutral molecular evolution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, №85, р. 2653-2657.
Loading ...