Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов
Aims. defining of evolutionary relationship of glycosyltransferases which catalyzing synthesis of carbohydrate chain of landomycines in producing microorganisms (Streptomyces globisporus 1912, S. syanogenus S 136 and uncultivated microorganisms from soil of Arizona, USA). Methods. Information about...
Saved in:
| Published in: | Фактори експериментальної еволюції організмів |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178047 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов / Л.В. Полищук, В.В. Лукьянчук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 14. — С. 71-76. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-178047 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Полищук, Л.В. Лукьянчук, В.В. 2021-02-17T18:17:55Z 2021-02-17T18:17:55Z 2014 Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов / Л.В. Полищук, В.В. Лукьянчук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 14. — С. 71-76. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178047 579.873.71:577.152.24:004.9 Aims. defining of evolutionary relationship of glycosyltransferases which catalyzing synthesis of carbohydrate chain of landomycines in producing microorganisms (Streptomyces globisporus 1912, S. syanogenus S 136 and uncultivated microorganisms from soil of Arizona, USA). Methods. Information about the aminoacid sequences of the enzymes from the available Internet databases was used in this study. In silico analysis of patterns structures was performed using the technical capaibilities of the program BLAST. Results. Degree of homology of enzymes structures (D-olivosyltransferases and L- rhodinyltransferases) within the same organism and different producers was determined. The amino acid structures of analogous glycosyltransferases (LanGT1/LndGT1/Orf27, LanGT2/LndGT2/Orf29 and LanGT4/LndGT4/Orf32) synthesizing carbohydrate chain of landomycin E all three producers were identical more than 75%, meanwhile there was less than 33% identity of enzymes strucrures (LanGT1/LanGT2/LanGT4, LndGT1/LndGT2/LndGT4, Orf27/Orf29/Orf32) within each particular microorganism. Conclusions. Evolutionary relationship between analogous enzymes was revealed: they are ortologs. Two enzymes (LanGT3 and LanGT1) of S. cyanogenus S136 were identified as paralogous ones. Key words: structure, in silico analysis, homology, ortholog, paralog, glycosyltransferase. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Фактори експериментальної еволюції організмів Еволюція геномів в природі та експерименті Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов Primary structures homology of glycosyltransferases from landomycines synthetic ways of streptomyces Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов |
| spellingShingle |
Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов Полищук, Л.В. Лукьянчук, В.В. Еволюція геномів в природі та експерименті |
| title_short |
Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов |
| title_full |
Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов |
| title_fullStr |
Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов |
| title_full_unstemmed |
Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов |
| title_sort |
гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов |
| author |
Полищук, Л.В. Лукьянчук, В.В. |
| author_facet |
Полищук, Л.В. Лукьянчук, В.В. |
| topic |
Еволюція геномів в природі та експерименті |
| topic_facet |
Еволюція геномів в природі та експерименті |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фактори експериментальної еволюції організмів |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Primary structures homology of glycosyltransferases from landomycines synthetic ways of streptomyces |
| description |
Aims. defining of evolutionary relationship of glycosyltransferases which catalyzing synthesis of carbohydrate chain of landomycines in producing microorganisms (Streptomyces globisporus 1912, S. syanogenus S 136 and uncultivated microorganisms from soil of Arizona, USA). Methods. Information about the aminoacid sequences of the enzymes from the available Internet databases was used in this study. In silico analysis of patterns structures was performed using the technical capaibilities of the program BLAST. Results. Degree of homology of enzymes structures (D-olivosyltransferases and L- rhodinyltransferases) within the same organism and different producers was determined. The amino acid structures of analogous glycosyltransferases (LanGT1/LndGT1/Orf27, LanGT2/LndGT2/Orf29 and LanGT4/LndGT4/Orf32) synthesizing carbohydrate chain of landomycin E all three producers were identical more than 75%, meanwhile there was less than 33% identity of enzymes strucrures (LanGT1/LanGT2/LanGT4, LndGT1/LndGT2/LndGT4, Orf27/Orf29/Orf32) within each particular microorganism. Conclusions. Evolutionary relationship between analogous enzymes was revealed: they are ortologs. Two enzymes (LanGT3 and LanGT1) of S. cyanogenus S136 were identified as paralogous ones.
Key words: structure, in silico analysis, homology, ortholog, paralog, glycosyltransferase.
|
| issn |
2219-3782 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178047 |
| citation_txt |
Гомология первичного строения гликозилтрансфераз биосинтетического пути ландомицинов у стрептомицетов / Л.В. Полищук, В.В. Лукьянчук // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 14. — С. 71-76. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT poliŝuklv gomologiâpervičnogostroeniâglikoziltransferazbiosintetičeskogoputilandomicinovustreptomicetov AT lukʹânčukvv gomologiâpervičnogostroeniâglikoziltransferazbiosintetičeskogoputilandomicinovustreptomicetov AT poliŝuklv primarystructureshomologyofglycosyltransferasesfromlandomycinessyntheticwaysofstreptomyces AT lukʹânčukvv primarystructureshomologyofglycosyltransferasesfromlandomycinessyntheticwaysofstreptomyces |
| first_indexed |
2025-11-26T13:30:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T13:30:59Z |
| _version_ |
1850624908896239616 |
| fulltext |
71
Порівняння спектрів ампліконів,
отриманих із праймерами до різних частин гена
бета-амілази для ДНК Аврори, Аврозиса,
егілопса Шарона та інтрогресивних ліній
показало, що нуклеотидні послідовності гена у
деяких ліній відрізняються одна від одної у гені
β-Amy-D1 та, можливо, β-Amy-A1.
Література
1. Zhao N., Xu L., Zhu B., Li M., Zhang H., Qi B., Xu C., Han F., Liu B. Chromosomal and genome-wide molecular
changes associated with initial stages of allohexaploidization in wheat can be transit and incidental // Genome. –
2011. – 54, N 8. – P. 692–699.
2. Антонюк М.З., Терновская Т.К. Изоферменты бета- и альфа-амилазы для идентификации генетического
материала трех видов Aegilops, включенного в геном мягкой пшеницы // Цитология и генетика. – 1995. – 29,
N 2. – С. 3–9.
3. TSA: Triticum aestivum contig07261.TraeRec mRNA sequence [Електронний ресурс]. – Режим доступу:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide/346480564
4. Bento M.,. Tomas D., Viegas W. Silva M. Retrotransposons represent the most labile fraction for genomic
rearrangements in polyploid plant species // Cytogenet Genome Res. – 2013. – 140. – P. 286–294.
5. Yuan Zh., Liu D., Zhang L., Zhang L., Chen W., Yan Z., Zheng Y., Zhang H., Yen Y. Mitotic illegitimate
recombination is a mechanism for novel changes in high-molecular-weight glutenin subunits in wheat-rye hybrids
[Електронний ресурс] // PLoS One. – 2011. – 6 (8). – Режим доступу: DOI: 10.1371/journal.pone.0023511.
6. Antonyuk M.Z., Bodylyova M.V., Ternovskaya T.K. Genome structure of introgressive lines Triticum
aestivum/Aegilops sharonensis // Cytology and Genetics. – 2009. – 43. – N 6. – С. 58–67.
7. Антонюк М.З., Прокопик Д.О., Мартиненко В.С., Терновська Т.К. Ідентифікація генів-промоторів
остистості в інтрогресивної лінії Triticum aestivum / Aegilops umbellulata // Цитология и генетика. – 2012. –
46, № 3. – С. 10–19.
NAVALIHINA A.G. ANTONYUK M.Z., TERNOVSKA T.K.
National University of Kyiv-Mohyla Academy, Ministry of Education,
Ukraine, 04070, Kyiv, H. Skovoroda str., 2, e-mail: tern@ukma.kiev.ua
GENETIC VARIABILITY OF COMMON WHEAT INTROGRESSIVE LINES FOR BETA-
AMYLASE GENE
Aims. To explore electrophoretic spectra of beta-amylase in common wheat introgressive lines and explain
the nature of spectra variability. Methods. PAAG, agarose gel electrophoresis, PCR, bioinformatical and
statistical methods. Results. In beta-amylase electrophoretic spectra of introgressive wheat lines new
components that were absent in the spectra of initial crosses, have appeared. Alleles encoding new
components of the spectrum are members of allelic series of β-Amy-A1 and β-Amy-D1 genes. Three groups
of lines that include introgressions from three Aegilops species do not differ in the frequency of changes in
beta-amylase genes. Comparison of amplicon spectra after PCR showed pairs of primers that can be used to
analyze changes in sequences of β-Amy-D1 and presumably, β-Amy-A1. Conclusions. Introgressive lines
variability, that lies in the appearance of new components in electrophoretic spectra of beta-amylase has a
genetic basis. It is associated with changes in gene sequences of β-Amy-D1 and conceivably, β-Amy-A1.
Key words: genetic variability, wheat introgressions, beta-amylase, PCR analysis.
УДК 579.873.71:577.152.24:004.9
ПОЛИЩУК Л.В., ЛУКЬЯНЧУК В.В.
Институт микробиологии и вирусологии им. Д.Л. Заболотного НАН Украины,
Украина, Д03680, Киев МСП, ул. Акад. Заболотного, 154, e-mail: LVPolishchuk@ukr.net
ГОМОЛОГИЯ ПЕРВИЧНОГО СТРОЕНИЯ ГЛИКОЗИЛТРАНСФЕРАЗ
БИОСИНТЕТИЧЕСКОГО ПУТИ ЛАНДОМИЦИНОВ У СТРЕПТОМИЦЕТОВ
В настоящее время полностью определено
нуклеотидное строение и организация более 5
тысяч бактериальных хромосом и продолжаются
работы над последовательностями еще нес-
кольких тысяч. Для многих штаммов продуцен-
тов антибиотиков полностью определено
72
нуклеотидное строение кластеров генов,
детерминирующих синтез антибиотиков:
например, S. kanamyceticus ATCC12853 (кана-
мицин), S. antibioticus Tu 6040 (симоциклинон),
Streptomyces sp. JP95 (гризеородин), S. fradia Tu
2717 (урдамицин) и многие другие. Составлены
базы данных об аминокислотном строении
бактериальных протеинов, в которые включены
последовательности более 50000 соединений,
выполняющих различные функции в клетках
микроорганизмов (например, NCBI Reference
Sequence project). Для анализа информации,
собранной в таких базах, специалистами
разработано ряд компьютерных программ.
Особый интерес представляет анализ
имеющейся в базах данных информации об
аминокислотном строении протеинов
микробных для выявления гомологии генов,
участвующих в биосинтетических процессах.
Такое изучение имеет как практическое
значение, так и теоретический интерес.
Выявление распространения и гомологии генов
биосинтетических кластеров среди микро-
организмов различных таксонов необходимо для
получения новых продуцентов так, как у ряда
микроорганизмов уже установлено наличие
криптических кластеров генов биосинтеза
антибиотиков. Теоретический интерес предста-
вляет и выявление сродства энзимов, выпол-
няющих одни и те же функции (например,
гликозилтрансфераз участвующих в синтезе
ландомицинов) у одного и того же микро-
организма и разных продуцентов.
Материалы и методы
Проводился in silico анализ гомологии
аминокислотного строения гликозилтрансфераз
(Е.С. 2.4.1), принимающих участие в синтезе
углеводной цепочки ландомицинов у трех
штаммов микроорганизмов – продуцентов
указанных антибиотиков (табл. 1).
Результаты анализа информации о
первичном строении этих энзимов из доступных
Интернет базы данных сервера NCBI (GenBank)
представлены в данной работе. Выравнивание
аминокислотных последовательностей
проводилось с использованием программы
BLASTР 2.2.29 [1].
Результаты и обсуждение
В настоящее время установлено
существование большого семейства ангу-
ациклиновых антибиотиков – ландомицинов.
Сообщается о синтезе различных ландомицинов
двумя wild-type штаммами (S. globisporus 1912 и
S. сyanogenus S136) и их производными
вариантами, а так же некультивируемым
микроорганизмом, выделенным из почвы
Аризоны, США. У микроорганизмов продуцен-
тов полностью определено строение кластера
генов синтеза антибиотиков; у 2-х последних из
них установлено нуклеотидное строение всех
генов кластеров [2–4].
Основные отличия в строении молекул
соединений семейства ландомицинов
обнаружены в составе и длине их углеводной
составляющей. Полисахариды могут содержать
от 1 до 6 гексозных остатков, в их состав могут
входить оливоза, родиноза, амицетоза.
Молекула ландомицина А содержит 2 повтора
трисахарида оливоза-оливоза- родиноза, в то
время как ландомицин Е только один такой
трисахарид. Определение биоцидного действия
ландомициновых антибиотиков показало
значительное влияние длины и состава
углеводной цепочки на антибактериальную и
противоопухолевую активность [5, 6].
Таблица 1. Гликозилтрансферазы штаммов стрептомицетов продуцентов ландомицинов
Гликозилтрансферазы
Антибиотики
Микроорганизмы -
продуценты
антибиотиков Энзим Размер
пептида, ак
Accession,
GenBank
LndGT1 389 AAS20331
LndGT2 227* AAS13326 Streptomyces
globisporus 1912 LndGT4 416 AAR16418
Оrf27 391 AEM44235
Оrf29 389 AEM44237
Ландомицин Е Некультивируемый
микроорганизм
(клон AZ97) Оrf32 416 AEM44241
LаnGT1 390 AAD13555
LаnGT2 373 AAD13553
LаnGT3 401 AAD13559 Ландомицин A Streptomyces cyanogenus
S136
LаnGT4 417 AAD13562
Примечание: * – частичный сиквенс аминокислотной последовательности протеина.
73
Доказано, что полимеризацию углеводной
цепочки молекул ландомицинов осуществляют
по нескольку гликозилтрансфераз: у
S. globisporus 1912 и у клона AZ97 по 3 энзима,
а у S. сyanogenus S136 – 4 (табл. 1). У всех 3
микроорганизмов выявлена субстратная
специфичность гликозилтрансфераз, участву-
ющих в синтезе ландомицинов. Определено
аминокислотное строение указанных энзимов.
Интересным представлялось определить
степень подобия первичного строения энзимов,
катализирующих реакции элонгации углеводной
цепочки ландомицинов у трех штаммов их
продуцентов и гликозилтрансфераз одного и
того же микроорганизма. Была выявлена
различная степень попарной гомологии
аминокислотных последовательностей энзимов
как катализирующих одни и те же этапы
образования углеводной цепочки ландомицинов,
так разные (табл. 2).
Установлено, что присоединение оливозы
к ландомиценону катализируют гликозил-
трансферазы (Д-оливозилтрансферазы) LndGT2,
LanGT2 и Оrf27. Д-оливозилтрансферазы
LndGT1, LanGT1 и Оrf29 катализируют
присоединение второй молекулы оливозы к
образовавшемуся в предыдущей стадии
ландомицину Н. Л-родинозилтрансферазы
LndGT4, LanGT4 и Оrf32 осуществляю
присоединение третего остатка (родинозы)
углеводной цепочки ландомицина Е ранее к
образовавшемуся ландомицину F. Анализ
in silico взаимного сродства (попарного вырав-
нивания) первичного строения энзимов,
катализирующих одинаковые реакции
(LndGT2/LanGT2/Оrf27, LndGT1/LanGT1/Оrf29,
LndGT4/LanGT4/ Оrf32) показал, что их
аминокисотный состав идентичен соответст-
венно на 75 %, 78 % и 76 % (табл. 2).
В биосинтетических кластерах 3
микроорганизмов продуцентов наблюдается
одинаковое расположение генов, детерми-
нирующих энзимы, катализирующие
аналогичные этапы синтеза углеводных цепочек
ландомицинов. Кроме того, такие энзимы,
имеют почти идентичные молекулярные
размеры. Например, гликозилтрансферазы
LndGT4 (AAR16418) и Оrf33 (AEM44241)
состоят из 416 аминокислотных остатков, а
LanGT4 (AAD13562) – из 417 (табл. 1).
Предположение об общности эволюционнго
происхождения биосинтетических кластеров
свидетельствуют и результаты проведенных
нами ранее исследований аминокислотных
последовательностей (ABB84178, АЕМ44238б
AF080235, GenBank), кодирующих
трансмембранные антипортеры ландомицинов у
3 указанных продуцентов [7].
В биосинтезе ландомицина А клетками
S. cyanogenus S136 принимает участие Д-оли-
возилтрансфераза LanGT3, катализирующая
присоединение оливозы к остатку родинозы в
углеводной цепочке ландомицина Е. Для
выявления гомологии аминокислотного
строения шести аминокислотных
последовательностей Д-оливозилтрансфераз
трех продуцентов с последовательностью
AAD13559 (LanGT3) S. cyanogenus S136
проводился попарный сравнительный анализ
строения (попарное выравнивание) (табл. 2).
Показана идентичность выше 50 %
аминокислотного строения трех Д-оли-
возилтрансфераз LndGT1, LanGT1, Оrf29 и
последовательности Д-оливозил-трансферазы
LanGT3 (таблица 2).
Энзимы LndGT1, LanGT1 и Оrf29
катализируют присоединение второй молекулы
оливозы. Как показано выше,
гликозилтрансферазы LndGT1, LanGT1 и Оrf29
– возможные ортологичные энзимы.
Основываясь на том, что оба фермента (LanGT3
и LanGT1) переносят остатки оливозы; имеют
близкие молекулярные размеры аминокис-
лотных последовательностей (соответственно,
401 ак и 390 ак) и детерминирующие их гены в
биосинтетических кластерах расположены по
соседству, высказано предположение, что
упомянутые гликозилтрансферазы являются
паралогичными ферментами.
Определена идентичность выше 50 %
аминокислотного строения трех Д-
оливозилтрансфераз LndGT1, LanGT1 и Оrf29
последовательности Д-оливозилтрансферазы
LanGT3. Попарные выравнивания после-
довательностей данных энзимов характе-
ризуются также и более высоким показателем
выравнивания (Maximum score) в сравнении с
LanGT2 и Оrf27.
Энзимы LndGT1, LanGT1 и Оrf29
катализируют присоединение второй молекулы
оливозы. Как показано выше,
гликозилтрансферазы LndGT1, LanGT1 и Оrf29
– возможные ортологичные энзимы.
74
Таблица 2. Попарное выравнивание нуклеотидного строения гликозилтрансфераз
микроорганизмов продуцентов ландомицинов
Степени идентичности и подобия первичного строения гликозилтрансфераз
микроорганизмов Энзимы
LndGT1 LndGT2 LndGT4 Оrf27 Оrf29 Оrf32 LаnGT1 LаnGT2 LаnGT3
LndGT2
Score
33*/48**
101
LndGT4
Score
31/45
150
32/50
60,1
Оrf27
Score
34/49
671
88/89
390
Оrf29
Score 33/48
162
Оrf32
Score 93/96
738
28/43
111
33/46
177
LаnGT1
Score
78/85
587 81/87
629
LаnGT2
Score 81/86
342 83/90
607 33/51
162
LаnGT3
Score
51/62
315
28/41
82,8 29/44
126
52/64
358 51/64
357
28/44
110
LаnGT4
Score
30/45
150 78/86
610 80/89
629
33/46
145
26/42
83,5
30/45
108
Примечание: * – степень идентичности, %, ** – степень подобия, %; частичный сиквенс
аминокислотной последовательности протеина LndGT2; Score – статистическая значимость
выравнивания аминокислотных последовательностей протеинов.
Основываясь на том, что оба фермента
(LanGT3 и LanGT1) переносят остатки оливозы;
имеют близкие молекулярные размеры амино-
кислотных последовательностей (соответст-
венно, 401 ак и 390 ак) и детерминирующие их
гены в биосинтетических кластерах располо-
жены по соседству, высказано предположение,
что упомянутые гликозилтрансферазы являются
паралогичными ферментами.
Определение взаимной гомологичности
строения гликозилтрансфераз, обеспечивающих
синтез углеводной цепочки ландомицина у
каждого из микроорганизмов, является важным
для выявления эволюционного происхождения
детерминирующих их генов одного
биосинтетического кластера.
Как упоминалось выше, в синтезе
трисахарида (оливоза-оливоза-родиноза) ландо-
мицина Е штаммов S. globisporus 1912
принимают участие энзимы LndGT2 и LndGT1
(Д-оливозилтрансферазы) и LndGT4
(Л-родинозилтрансфераза). In silico анализ
выявил степень идентичности первичного
строения энзимов, даже имеющих одинаковую
субстратспецифичность, – 33% (табл. 2).
Полимеризацию углеводной составля-
ющей молекулы ландомицина Е у
метагеномного клона AZ97 осуществляют также
3 гликозидтрансферазы: 2 Д-оливозилтранс-
феразы (Оrf29 и Оrf27) и Л-родинозилтранс-
фераза (Оrf32). Анализ их аминокислотного
строения также выявил степень идентичности
первичного строения энзимов, в том числе и Д-
оливозилтрансферазы, – 33% (табл. 2).
Полученные данные о низкой (менее
35 %) степени идентичности аминокислотного
строения энзимов одного и того же продуцента
позволяют предположить, что биосинтетический
кластер аризонского некультивируемого
микроорганизма детерминирует 3 гликозил-
трансферазы (Оrf27, Оrf29, Оrf27), не являю-
щихся паралогами друг друга (табл. 2).
Мажорным компонентом комплекса
ландомицинов, синтезированных штаммом
S. cyanogenus S136 является ландомицин А.
Данный антибиотик характеризуется наличием
гексасахаридной цепочки, состоящей из 2
трисахаридов, выявленных у ландомицина Е. В
кластере генов биосинтетеза ландомицина А
выявлено наличие дополнительного гена
lanGT3, детерминирующего гликозилтранс-
феразу (Д-оливозилтрансферазу) LanGT3.
Сравнение аминокислотных последовательно-
стей гликозилтрансфераз данного кластера
75
выявило степень гомологии выше 40 %
первичного строения энзимов как
осуществляющих перенос одинаковых
моносахаров, так и различных (табл. 2).
Наибольшая гомология выявлена между
Д-оливозилтрансферазами LanGT3 и LanGT1 –
52 %. Основываясь на представленных данных
in silico анализа, возможно предположить, что
Д-оливозилтрансферазы LanGT3 и LanGT1
S. cyanogenus S136 являются паралогичными
энзимами. Показатель попарного выравнивания
также значительно выше при анализе гомологии
пары последовательностей LanGT3 - LanGT1.
Зная расположение генов гликозил-
трансфераз (lanGT2 - lanGT1 - lanGT3 - lanGT4)
в ландомициновом кластере и последо-
вательность участия в синтезе углеводной
цепочки (LanGT2 – LanGT1- LanGT4- LanGT3),
можно сделать предположение о возможности
возникновения гена lanGT3 последним из
гликозилтрансферазных генов данного кластера
в результате дупликации гена lanGT1.
Выводы
Основываясь на данных in silico анализа
аминокислотного строения гликозилтрансфераз
трех микроорганизмов – продуцентов
ландомицинов А и Е (S. cyanogenus S136,
S globisporus 1912 и клона AZ97, содержащего
фрагмент хромосомы некультивируемого
микроорганизма из Аризоны), были сделаны
заключения: 1. о возможности эволюционного
сродства (ортологичности) энзимов,
катализирующих аналогичные биосинтические
реакции Д-оливозилтрансфераз
(LanGT1/LndGT1/Оrf27 и
LanGT2/LndGT2/Оrf29) и Л-родинозил-
трансфераз (LanGT4/LndGT4/Оrf32); 2. глико-
зилтрансферазы, синтезирующие углеводную
цепочку ландомицина Е клона AZ97, вероятнее
всего не являются белками-паралогами; 3. у
штамма S. cyanogenus S136 из 4
гликозилтрансфераз, участвующих в синтезе
ландомицина А, только Д-оливозилтрансферазы
LanGT3 и LanGT1 могут быть паралогичными
энзимами.
Литература
1. The National Center for Biotechnology Information [Електронний ресурс]. – Режим доступа:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
2. Luzhetskyy A., Bechthold A. Features and applications of bacterial glycosyltransferases: current state and
prospects // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2008. – 80, N 6. – P. 945–952.
3. Kharel M.K., Pahari P., Shepherd M.D., Tibrewal N., Nybo S.E., Shaaban K.A., Rohr J. Angucyclines:
Biosynthesis, mode-of-action, new natural products, and synthesis // Nat. Prod. Rep. – 2012. – 29, N 2. – P. 264–
325.
4. Feng Z., Kallifidas D., Brady S.F. Functional analysis of environmental DNA–derived type II polyketide synthases
reveals structurally diverse secondary metabolites // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2011. – 108, N 31. – P. 12629–
12634.
5. Мацелюх Б.П., Коновалова Т.А., Поліщук Л.В., Бамбура О.І. Чутливість до ландоміцину А і Е
стрептоміцетів, продуцентів полікетидних антибіотиків // Мікробіол. журн. – 1998. – 60, № 1. – С. 31–36.
6. Korynevska A., Heffeter P., Matselyukh B., Elbling L., Micksche M., Stoika R., Berger W. Mechanisms
underlying the anticancer activities of the angucycline landomycin E // Biochem. Pharmacol. – 2007. – 74, N 12. –
P. 1713–1726
7. Polishchuk L., Lukyanchuk V. Search in silico of microorganisms’ patterns, which are homologs of Streptomyces
globisporus 1912 LndJ–pattern // Europ. Appl. Sciences. – 2003. – 1, N 1. – P. 18–22.
POLISHCHUK L., LUKYANCHUK V.
Zabolotny institute of Microbiology and Virology of the NAS of Ukraine,
Ukraine, UA-03680, Kyiv-143, Acad. Zabolotny str., 154, e-mail: LVPolishchuk@ukr.net
PRIMARY STRUCTURES HOMOLOGY OF GLYCOSYLTRANSFERASES FROM
LANDOMYCINES SYNTHETIC WAYS OF STREPTOMYCES
Aims. defining of evolutionary relationship of glycosyltransferases which catalyzing synthesis of
carbohydrate chain of landomycines in producing microorganisms (Streptomyces globisporus 1912, S.
syanogenus S 136 and uncultivated microorganisms from soil of Arizona, USA). Methods. Information
about the aminoacid sequences of the enzymes from the available Internet databases was used in this study.
In silico analysis of patterns structures was performed using the technical capaibilities of the program
BLAST. Results. Degree of homology of enzymes structures (D-olivosyltransferases and L-
rhodinyltransferases) within the same organism and different producers was determined. The amino acid
76
structures of analogous glycosyltransferases (LanGT1/LndGT1/Orf27, LanGT2/LndGT2/Orf29 and
LanGT4/LndGT4/Orf32) synthesizing carbohydrate chain of landomycin E all three producers were identical
more than 75 %, meanwhile there was less than 33 % identity of enzymes strucrures
(LanGT1/LanGT2/LanGT4, LndGT1/LndGT2/LndGT4, Orf27/Orf29/Orf32) within each particular
microorganism. Conclusions. Evolutionary relationship between analogous enzymes was revealed: they are
ortologs. Two enzymes (LanGT3 and LanGT1) of S. cyanogenus S136 were identified as paralogous ones.
Key words: structure, in silico analysis, homology, ortholog, paralog, glycosyltransferase.
УДК 633.52:577.21:632.165
РАБОКОНЬ А.Н., ПОСТОВОЙТОВА А.С., ПИРКО Я.В., БЛЮМ Я. Б.
Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины,
Украина, 04123, г. Киев, Осиповского, 2а, e-mail: nastya-rabokon@rambler.ru
АНАЛИЗ ГОМОЛОГОВ ГЕНОВ ОСНОВНЫХ БЕЛКОВ ЦИТОСКЕЛЕТА У РАЗЛИЧНЫХ
ВИДОВ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
Гены цитоскелетных белков, часть из
которых относится к генам «домашнего
хозяйства» (housekeeping genes), необходимы
для поддержания важнейших жизненных
функций как отдельно взятых клеток, так и
всего организма в целом [1]. Недавние
исследования показали, что длина интронов
некоторых из них, точнее ILP (Intron Lenght
Polymorhism), может быть удобным и надежным
инструментом для изучения генетического
разнообразия и филогенетических связей между
различными видами растений. Также ILP
неплохо зарекомендовал себя для
предварительной характеристики и рас-
познавания различных генотипов растений [2].
В связи с этим изучение экзон-интронной
структуры генов, кодирующих цитоскелетные
белки (прежде всего актина, α- и β-тубулина) у
различных видов растений представляет
практический интерес с точки зрения
расширения возможного спектра молекулярных
маркеров за счет более глубокого анализа
именно экзон-интронной структуры этих генов
[3]. В связи с этим, целью работы было
проведение биоинформационного анализа
последовательностей генов актина (основного
белка микрофиламентов), α- и β-тубулина
(базовый белок микротрубочек) у видов
резухови́дки Та́ля (Arabidobsis thaliana), риса
(Oriza sativa), картофеля (Solanum tuberosum) и
томата (Solanum lycopersicum) для изучения их
интрон-экзонной структуры.
Материалы и методы
Полные последовательности генов актина
и тубулина A. thaliana были взяты из базы
данных GenBank (www.ncbi.nlm.nih.gov/
genbank/). В геноме этого растения
аннотировано 8 последовательностей генов
актина (At2g37620(Act1), At3g18780(Act2),
At3g53750(Act3), At5g59370(Act4), At5g09810(Act7),
At1g49240(Act8), At3g12110(Act11),
At3g46520(Act12)), 6 последовательностей генов
α-тубулина (At1g64740(Tua1), At1g50010(Tua2),
At5g19770(Tua3), At1g04820(Tua4), At5g19780(Tua5),
At4g14960(Tua6)) и 9 последовательностей генов
β-тубулина (At1g75780(Tub1), At5g62690(Tub2),
At5g6270(Tub3), At5g44340(Tub4), At1g20010(Tub5),
At5g12250(Tub6), At2g29550(Tub7), At5g23860(Tub8),
At4g20890(Tub9)). В дальнейшем полные
последовательности, отдельно кодирующие
области, а также их продукты были
использованы для поиска и анализа гомологов у
O. sativa, S. tuberosum и S. lycopersicum. Геномы
выше упомянутых видов полностью
секвенированы, но в базе данных GenBank до
сих пор отсутствует их аннотация. Для
множественного выравнивания исследуемых
нуклеотидных сиквенсов были использованы
программы Clustal 2.0 и UGENE [5, 6].
В качестве матрицы для поиска
потенциальных гомологов были использованы
гены: актина – actin-1 (ACT1_ARATH), α-
тубулина – tubulin alpha-1 (TBA1_ARATH) и β-
тубулина tubulin beta-1 (TBB1_ARATH) из
A. thaliana. С помощью инструмента BLASTN
был проведен поиск в базе данных Phytozome
v9.1 (www.phytozome.net). Отбор гомологов был
основан на процентных показателях
идентичности и сходства генов, а также на
полноте нуклеотидных последовательностей и
транслируемых продуктов.
Результаты и обсуждение
В результате анализа генома риса
выявлено 11 нуклеотидных последователь-
|