Біоінформатичний аналіз гена, що кодує ацетогидроксиацидсинтазу, нуту звичайного

  • Г. І. Сліщук
  • Н. Е. Волкова
  • О. О. Захарова
  • А. В. Корчмарьова
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v24.1127

Анотація

Мета. Аналіз гомологів гена, що кодує ацетогидроксиацидсинтазу нуту звичайного біоінформатичними методами. Методи. Вирівнювання нуклеотидних послідовностей, метод UPGMA, метод максимальної правдоподібності Maximum Composite Likelihood method, гомологічне моделювання тримірної структури ензиму. Результати. Знайдено гомологи гена ацетогидроксиацидсинтази AHAS нуту у представників різних родин, в т. ч. родини Бобові. Помічено певний рівень консервативності послідовностей гомологів мРНК гена AHAS в межах родин, у т. ч. серед представників родини Бобові. Розподіл кластерів відповідає таксономічному положенню досліджених видів рослин. Виявлено однонуклеотидний поліморфізм (Single nucleotide polymorphism) С/Т в позиції 581, потенційно асоційований зі стійкістю до гербіцидів. За результатами гомологічного моделювання побудовано дві моделі ензиму AHAS. Заміна С/Т, що веде до заміни амінокислот аланіну на валін, призводить до зміни конформації в А ланцюгу протеїну. Висновки. Маркерний скринінг вихідного селекційного матеріалу методом полімеразної ланцюгової реакції у режимі «реального часу» з розробленими праймерами й TaqMan-зондом до поліморфного регіону гена AHAS дозволить диференціювати «гербіцидостійкі» й «гербіцидонестійкі» алелі цього гена для добору генотипів із цільовою ознакою.

Ключові слова: нут звичайний, ген ацетогидроксиацидсинтази, однонуклеотидний поліморфізм, стійкість до гербіцидів.

Посилання

Sichkar V.I., Burikina S.I., Velver M.O. Nut: fakti i perspektivi naukovih doslidzhen v sviti ta Ukrayini (oglyadova). Tavriysk. nauk. visnik. 2018. Vip. 99. S. 133–141. [in Ukrainian]

Bushulyan O.V., SIchkar V.I., Babayants O.V. Suchasna integrovana sistema zahistu posiviv nutu: metod. rekomend. Odesa: SGI NT. 2017. 26 s. [in Ukrainian]

Garcia M., Nouwens A., Lonhienne T., Guddata L. Comprehensive understanding of acetohydroxyacid synthase inhibition by different herbicide families. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017. Vol. 114 (7). P. E1091–E1100. doi: 10.1073/pnas.1616142114.

National Center for Biotechnology Information Database. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ (Last accessed: 1.03.2019).

Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets. Mol. Biol. Evol. 2016. Vol. 33. P. 1870–1874. doi: 10.1093/molbev/msw054.

Sneath P., Sokal R. Numerical taxonomy: The principles and practice of numerical classification. San Francisco : W.H. Freeman & Co, 1973. 573 р.

Tamura K., Nei M., Kumar S. Prospects for inferring very large phylogenies by using the neighbor-joining method. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004. Vol. 101. P. 11030–11035. doi: 10.1073/pnas.0404206101.

Waterhouse A., Bertoni M., Bienert S. et al. SWISS-MODEL: homology modelling of protein structures and complexes. Nucleic Acids Res. 2018. Vol. 46 (W1). P. W296–W303. doi: 10.1093/nar/gky427.

Bienert S., Waterhouse A., de Beer T. et al. The SWISS-MODEL Repository – new features and functionality. Nucleic Acids Res. 2017. Vol. 45. P. D313–D319. doi: 10.1093/nar/gkw1132.

Guex N., Peitsch M., Schwede T. Automated comparative protein structure modeling with SWISS-MODEL and Swiss-PdbViewer: A historical perspective. Electrophoresis. 2009. Vol. 30. P. S162–S173. doi: 10.1002/elps.200900140.

Benkert P., Biasini M., Schwede T. Toward the estimation of the absolute quality of individual protein structure models. Bioinformatics. 2011. Vol. 27. P. 343–350. doi: 10.1093/bioinformatics/btq662.

Bertoni M., Kiefer F., Biasini M., Bordoli L., Schwede T. Modeling protein quaternary structure of homo- and hetero-oligomers beyond binary interactions by homology. Sci. Rep. 2017. Vol. 7 (1). P. 10480. doi: 10.1038/s41598-017-09654-8.

Untergasser A., Cutcutache I., Koressaar T. et al. Primer3 - new capabilities and interfaces. Nucl. Acids Res. 2012. Vol. 40 (15). P. e115. doi: 10.1093/nar/gks596.

Koressaar T., Remm M. Enhancements and modifications of primer design program Primer3. Bioinformatics. Vol. 23 (10). P. 1289–1291. doi: 10.1093/bioinformatics/btm091.