Повногеномний аналіз генів 5s рибосомних РНК Gentiana macrophylla

  • І. О. Андрєєв Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-3706-8514
  • В. М. Мельник Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м Київ, вул. Акад. Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-0084-3142
  • В. А. Кунах Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Україна, 03143, м Київ, вул. Акад. Заболотного, 150 https://orcid.org/0000-0002-9418-3172
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v36.1709
Ключові слова: Gentiana macrophylla Pall., міжгенний спейсер, 5S рДНК, молекулярна організація, мінливість

Анотація

Завдяки унікальній будові гени 5S рРНК використовують для вивчення еволюції геному, а також в якості молекулярного маркера. Метою роботи було вивчення ділянки міжгенного спейсера (МГС) генів 5S рРНК виду Gentiana macrophylla Pall. Методи. Біоінформатичний аналіз нуклеотидних послідовностей МГС 5S рДНК, знайдених пошуком у референтному геномі G. macrophylla. Результати. Встановлено, що в геномі G. macrophylla більшість генів 5S рРНК кількістю близько 460 копій розташовані на 7-й хромосомі у вигляді тандемних повторів. За довжиною та послідовністю ділянки МГС всі повтори можна розділити на 4 класи. Серед них 84% складають повтори, які за нуклеотидною послідовністю подібні до МГС 5S рДНК двох інших видів секції Cruciata. МГС рибосомних повторів всіх класів містить типові для 5S рДНК інших квіткових рослин регуляторні елементи транскрипції. Відмінності між класами обумовлені наявністю дуплікацій ділянок різної довжини, розташованих на початку МГС. Такий механізм еволюції МГС за рахунок дуплікації фрагменту, розташованого на початку спейсера, знайдений нами раніше і в інших видів тирличів. Висновки. Отримані дані свідчать про існування в геномі G. macrophylla різних варіантів повторів 5S рДНК, що може створювати підґрунтя для забезпечення генетичної пластичності.

Посилання

POWO. Gentiana macrophylla [Internet]. Plants of the World Online. Facilitated by the Royal Botanic Gardens, Kew. Published on the Internet. 2025. Available from: https://powo.science.kew.org/taxon/urn:lsid:ipni.org:names:368470-1.

Yuan Y. M. Karyological studies on Gentiana section Cruciata Gaudin (Gentianaceae) from China. Caryologia. 1993. Vol. 46 (2–3). P. 99–114. doi: 10.1080/00087114.1993.10797252.

Tan R. X., Wolfender J. L., Zhang L. X., Ma W. G., Fuzzati N., Marston A., et al. Acyl secoiridoids and antifungal constituents from Gentiana macrophylla. Phytochemistry. 1996. Vol. 42 (5). P. 1305–1313. doi: 10.1016/0031-9422(96)00149-5.

Yu F., Yu F., Li R., Wang R. Inhibitory effects of the Gentiana macrophylla (Gentianaceae) extract on rheumatoid arthritis of rats. J. Ethnopharmacol. 2004. Vol. 95 (1). P. 77–81. doi: 10.1016/j.jep.2004.06.025.

Kim K., Rhee H., Park E., Jung K., Jeon H., Kim J.H., et al. Anti-inflammatory effects of Radix Gentianae Macrophyllae (Qinjiao), Rhizoma Coptidis (Huanglian) and Citri Unshiu Pericarpium (Wenzhou migan) in animal models. Chin. Med. 2008. Vol. 3 (1). P. 10. doi: 10.1186/1749-8546-3-10.

Zhou T., Bai G., Hu Y., Ruhsam M., Yang Y., Zhao Y. De novo genome assembly of the medicinal plant Gentiana macrophylla provides insights into the genomic evolution and biosynthesis of iridoids. DNA Res. 2022. Vol. 29 (6). doi: 10.1093/dnares/dsac034.

Cloix C., Tutois S., Mathieu O., Cuvillier C., Espagnol M.C., Picard G., et al. Analysis of 5S rDNA arrays in Arabidopsis thaliana: Physical mapping and chromosome-specific polymorphisms. Genome Res. 2000. Vol. 10 (5). P. 679–690. doi: 10.1101/gr.10.5.679.

Andreev I. O., Melnyk V. M., Myryuta G. Y., Kunakh V. A. Polymorphism of 5S rDNA intergenic spacer in some Gentiana species. Factors Exp. Evol. Org. 2017. Vol. 20. P. 42–6. doi: 10.7124/FEEO.v20.731.

Andreev I. O., Melnyk V. M., Miryuta G. Y., Shelifist A. E., Volkov R. A., Kunakh V. A. Molecular organization of the intergenic spacer of 5S rDNA in some species of the genus Gentiana L. In: Volkov R, editor. 5S ribosomal DNA of flowering plants [Internet]. Chernivtsi: Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University. 2021. P. 105–122. Available from: http://utgis.org.ua/images/pdf/books/Volkov_Monograph.pdf.

Mel’nyk V. M., Andreev I. O., Myryuta G. Y., Shelyfist A. Y., Volkov R. A., Kunakh V. A. Molecular organization of 5S rDNA intergenic spacer in Gentiana pneumonanthe L. and G. punctata L. Bull. Vavilov Soc. Genet. Breeders Ukr. 2020. Vol. 18 (1–2). P. 9–15. doi: 10.7124/visnyk.utgis.18.1-2.1349.

Mel’nyk V. M., Andreev I. O., Volkov R. A., Kunakh V. A. 5S rDNA intergenic spacer of some species of Cruciata and Chondrophyllae sections and its application in taxonomy of genus Gentiana. Fakt. Eksp. Evol. Org. 2024. Vol. 34. P. 75–81. doi: 10.7124/FEEO.v34.1620.

Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M., Varlamov A., Vaskin Y., Efremov I., et al. Unipro UGENE: A unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics. 2012. Vol. 28 (8). P. 1166–1167. doi: 10.1093/BIOINFORMATICS/BTS091.

Douet J., Tourmente S. Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis. Heredity (Edinb). 2007. Vol. 99 (1). P. 5–13. doi: 10.1038/sj.hdy.6800964.

Tomiczak K. Molecular and cytogenetic description of somatic hybrids between Gentiana cruciata L. and G. tibetica King. J. Appl. Genet. 2020. Vol. 61 (1). P. 13–24. doi: 10.1007/s13353-019-00530-x.