Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений
Aims. The genes of cytoskeletal proteins are important to maintain essential life processes and functions at different stages of the ontogenesis. Intron length polymorphism (ILP) of some of them can be used as convenient and reliable tool for the study of genetic diversity and phylogenetic relations...
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/123456789/178048 |
| 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: | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений / А.Н. Рабоконь, А.С. Постовойтова, Я.В. Пирко, Я.Б. Блюм // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 14. — С. 76-78. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860127008863813632 |
|---|---|
| author | Рабоконь, А.Н. Постовойтова, А.С. Пирко, Я.В. Блюм, Я.Б. |
| author_facet | Рабоконь, А.Н. Постовойтова, А.С. Пирко, Я.В. Блюм, Я.Б. |
| citation_txt | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений / А.Н. Рабоконь, А.С. Постовойтова, Я.В. Пирко, Я.Б. Блюм // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 14. — С. 76-78. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Фактори експериментальної еволюції організмів |
| description | Aims. The genes of cytoskeletal proteins are important to maintain essential life processes and functions at different stages of the ontogenesis. Intron length polymorphism (ILP) of some of them can be used as convenient and reliable tool for the study of genetic diversity and phylogenetic relationships between different plant species. ILP also can be used for genotyping different plants. In this connection, analysis of exon-intron structure of some cytoskeletal protein genes in different plant species represents considerable interest to extend the possible range of molecular markers. Methods. Using Arabidopsis actin and tubulin genes we have performed the similarity search of genes via TBLASTN predicted proteins of the Oriza sativa, Solanum tuberosum and Solanum lycopersicum genomes available at Phytozome v9.1. Results. We conducted out selection of actin, α- and β-tubulin gene homologues in the genomes of analyzed plants; studied its exon-intron structure; established the percent identity of CDS in these genes. Conclusions. Obtained data show that the exon sequences of these cytoskeleton genes in various species of higher plants are very similar, and intron sequences have significant differences, that reflects a high degree of polymorphism. Thus, the introns of these genes may be used as molecular markers in ILP-analysis.

Key words: gene, cytoskeletal proteins, actin, tubulin, homologue, exon, intron polymorphism.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:42:53Z |
| format | Article |
| fulltext |
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-
77
ностей, кодирующих актин: Os01g73310,
Os02g38340, Os03g50885, Os03g56970, Os03g61970,
Os05g01600, Os05g36290, Os08g03440, Os10g36650,
Os11g06390, Os12g06660. В среднем последо-
вательности имели 5 экзонов (90–2280 п.н.) и 4
интрона (длиной от 74 п.н. до 1694 п.н).
Обнаружено 4 гена тубулина: Os07g38730,
Os03g11970, Os03g51600, Os11g14220, которые
содержат в среднем по 4 экзона (200–1010 п.н.)
и 3 интрона (90–990 п.н.); 9 генов β-тубулина:
Os03g56810, Os03g45920, Os03g01530, Os01g59150,
Os01g18050, Os06g46000, Os02g07060, Os05g34170,
Os06g07280 – 3 экзона (250–1080 п.н.) и 2
интрона (90–1110 п.н.) соответственно.
В геноме томата также обнаружено 11
гомологов гена актина: Solyc00g017210,
Solyc01g104770, Solyc03g078400, Solyc04g011500,
Solyc04g071260, Solyc05g054480, Solyc06g076090,
Solyc10g080500, Solyc10g086460, Solyc11g005330,
Solyc11g065990. Они содержали в среднем 4
экзона (40–2700 п.н.) и 3 интрона (68–860 п.н.).
В геноме S. lycopersicum было 4 гена α-ту-
булина: Solyc08g006890, Solyc04g077020,
Solyc02g087880, Solyc02g091870 – в среднем 4
экзона (90–895 п.н.) и 3 интрона(100–1150 п.н.);
и 9 генов β-тубулина: Solyc04g081490,
Solyc10g085620, Solyc10g085020, Solyc10g080940,
Solyc12g089310, Solyc06g035970, Solyc06g005910,
Solyc03g025730, Solyc03g118760 – 4 экзона (110–
2020 п.н.) и 3 интрона (50–1630 п.н.).
В геноме картофеля было выявлено 9
нуклеотидных последовательностей потенци-
альных генов актина: PGSC0003DMG400003985,
PGSC0003DMG400000439, PGSC0003DMG400018449,
PGSC0003DMG400027746, PGSC0003DMG400023708,
PGSC0003DMG400019204, PGSC0003DMG400008912,
PGSC0003DMG400030319, PGSC0003DMG400023429;
среднее количество интронов составило 3 (71–
479 п.н.), а экзонов – 4 (30–2600 п.н.). Найдено 5
генов α- тубулина: PGSC0003DMG400004272,
PGSC0003DMG400011537, PGSC0003DMG400001320,
PGSC0003DMG400030627, PGSC0003DMG400008752 –
4 экзона (100–1245 п.н.) и 3 интрона (90–4410
п.н.); 9 генов β-тубулина:
PGSC0003DMG400009938, PGSC0003DMG400011088,
PGSC0003DMG400028193, PGSC0003DMG400019131,
PGSC0003DMG400029337, PGSC0003DMG400014296,
PGSC0003DMG400029926, PGSC0003DMG400020850,
PGSC0003DMG400030431 – 3 экзона (100–2050
п.н.) и 2 интрона (79–1266 п.н.).
Следует отметить, что у A. thaliana в
нуклеотидных последовательностях, кодиру-
ющих актин, выявлено 4 экзона и 3 интрона
(кроме АСТ3 – 3 экзона, 2 интрона); в генах α-
тубулина в среднем также 4 экзона и 3 интрона;
все гены β-тубулина содержат 3 экзона (270–690
п.н.) и 2 интрона (80–790 п.н.).
В результате проведенного биоинфор-
мационного анализа установлено, что уровни
идентичности кодирующих областей (экзонов) у
изучаемых растений составляли в среднем: для
генов актина – 77%, α- тубулина – 75%; β-ту-
булина – 78%. Степень идентичности в
процентах приведена в табл. 1–3. Поскольку
интроны и регуляторные участки генов
являются более вариабельными как по длине,
так и по нуклеотидному составу, уровни
идентичности полных последовательностей
генов оказались значительно меньшими.
Таким образом, идентичность экзонов
данных генов у всех четырех изученных видов
растений оказалась достаточно высокой, что
указывает на высокое сходство кодирующих
областей цитоскелетных генов у разных видов
растений.
Таблица 1. Анализ сходства гомологов кодирующих областей генов актина (%)
Вид растения A. thaliana O. sativa S. tuberosum S. lycopersicum
A. thaliana 100 71 80 80
O. sativa 71 100 71 71
S. tuberosum 80 71 100 84
S. lycopersicum 80 71 84 100
В среднем 77
Таблица 2. Анализ сходства гомологов кодирующих областей генов α-тубулина (%)
Вид растения A. thaliana O. sativa S. tuberosum S. lycopersicum
A. thaliana 100 72 69 74
O. sativa 72 100 72 77
S. tuberosum 69 72 100 79
S. lycopersicum 74 77 79 100
В среднем 75
78
Таблица 3. Анализ сходства гомологов кодирующих областей генов β-тубулина (%)
Вид растения A. thaliana O. sativa S. tuberosum S. lycopersicum
A. thaliana 100 78 79 79
O. sativa 78 100 76 76
S. tuberosum 79 76 100 82
S. lycopersicum 79 76 82 100
В среднем 78
Выводы
Полученные данные свидетельствуют о
том, что последовательности экзонов
исследованных генов у различных видов
высших растений весьма схожи, а
последовательности интронов имеют
существенные различия, то есть обладают
высокой степенью полиморфизма. Таким
образом, интроны цитоскелетных генов могут
рассматриваться в качестве потенциальных
маркеров при изучении генетического
разнообразия видов растений.
Литература
1. Chen R., Gyokusen M., Nakazawa Y., Gyokusen K. Selection of housekeeping genes for transgene expression
analysis in Eucommia ulmoides Oliver using real-time RT-PCR [Електронний ресурс] // J. Bot. – 2010. – 2010. –
7 p. – Article ID 230961, – Режим доступа: http://dx.doi.org/10.1155/2010/230961
2. Braglia L., Manca A., Mastromauro F., Breviario D. cTBP: A successful intron length polymorphism (ILP)-based
genotyping method targeted to well defined experimental needs // Diversity. – 2010. – 2. – P. 572–585.
3. Nicot N, Hausman J.F., Hoffmann L., Evers D. Housekeeping gene selection for real-time RT-PCR normalization
in potato during biotic and abiotic stress // J. Exp. Bot. – 2005. – 56. – P. 2907–2914.
4. Yamada K., Lim J., Dale J.M. et al. Empirical analysis of transcriptional activity in the Arabidopsis genome //
Science. – 2003. – 302, N 5646. – P. 842–846.
5. Larkin M.A., Blackshields G., Brown N.P., Chenna R., McGettigan P.A., McWilliam H., Valentin F., Wallace
I.M., Wilm A., Lopez R., Thompson J.D., Gibson T.J., Higgins D.G. Clustal W and Clustal X version 2.0 //
Bioinformatics. – 2007. – 23. – P. 2947–2948.
6. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit // Bioinformatics. –
2012. – 28. – P. 1166–1167.
RABOKON A.N., POSTOVOYTOVA A.S., PIRKO YA.V., BLUME YA.B.
Institute of Food Biotechnology and Genomics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine,
Ukraine, 04123, Kyiv, Оsipovskogo str., 2A, e-mail: nastya-rabokon@rambler.ru
ANALYSIS OF GENE HOMOLOGY OF SOME CYTOSKELETAL PROTEINS IN DIFFERENT
SPECIES OF HIGHER PLANTS
Aims. The genes of cytoskeletal proteins are important to maintain essential life processes and functions at
different stages of the ontogenesis. Intron length polymorphism (ILP) of some of them can be used as
convenient and reliable tool for the study of genetic diversity and phylogenetic relationships between
different plant species. ILP also can be used for genotyping different plants. In this connection, analysis of
exon-intron structure of some cytoskeletal protein genes in different plant species represents considerable
interest to extend the possible range of molecular markers. Methods. Using Arabidopsis actin and tubulin
genes we have performed the similarity search of genes via TBLASTN predicted proteins of the Oriza
sativa, Solanum tuberosum and Solanum lycopersicum genomes available at Phytozome v9.1. Results. We
conducted out selection of actin, α- and β-tubulin gene homologues in the genomes of analyzed plants;
studied its exon-intron structure; established the percent identity of CDS in these genes. Conclusions.
Obtained data show that the exon sequences of these cytoskeleton genes in various species of higher plants
are very similar, and intron sequences have significant differences, that reflects a high degree of
polymorphism. Thus, the introns of these genes may be used as molecular markers in ILP-analysis.
Key words: gene, cytoskeletal proteins, actin, tubulin, homologue, exon, intron polymorphism.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-178048 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2219-3782 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:42:53Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рабоконь, А.Н. Постовойтова, А.С. Пирко, Я.В. Блюм, Я.Б. 2021-02-17T18:18:10Z 2021-02-17T18:18:10Z 2014 Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений / А.Н. Рабоконь, А.С. Постовойтова, Я.В. Пирко, Я.Б. Блюм // Фактори експериментальної еволюції організмів: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 14. — С. 76-78. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2219-3782 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178048 633.52:577.21:632.165 Aims. The genes of cytoskeletal proteins are important to maintain essential life processes and functions at different stages of the ontogenesis. Intron length polymorphism (ILP) of some of them can be used as convenient and reliable tool for the study of genetic diversity and phylogenetic relationships between different plant species. ILP also can be used for genotyping different plants. In this connection, analysis of exon-intron structure of some cytoskeletal protein genes in different plant species represents considerable interest to extend the possible range of molecular markers. Methods. Using Arabidopsis actin and tubulin genes we have performed the similarity search of genes via TBLASTN predicted proteins of the Oriza sativa, Solanum tuberosum and Solanum lycopersicum genomes available at Phytozome v9.1. Results. We conducted out selection of actin, α- and β-tubulin gene homologues in the genomes of analyzed plants; studied its exon-intron structure; established the percent identity of CDS in these genes. Conclusions. Obtained data show that the exon sequences of these cytoskeleton genes in various species of higher plants are very similar, and intron sequences have significant differences, that reflects a high degree of polymorphism. Thus, the introns of these genes may be used as molecular markers in ILP-analysis.
 
 Key words: gene, cytoskeletal proteins, actin, tubulin, homologue, exon, intron polymorphism. ru Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Фактори експериментальної еволюції організмів Еволюція геномів в природі та експерименті Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений Analysis of gene homology of some cytoskeletal proteins in different species of higher plants Article published earlier |
| spellingShingle | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений Рабоконь, А.Н. Постовойтова, А.С. Пирко, Я.В. Блюм, Я.Б. Еволюція геномів в природі та експерименті |
| title | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений |
| title_alt | Analysis of gene homology of some cytoskeletal proteins in different species of higher plants |
| title_full | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений |
| title_fullStr | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений |
| title_full_unstemmed | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений |
| title_short | Анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений |
| title_sort | анализ гомологов генов основных белков цитоскелета у различных видов высших растений |
| topic | Еволюція геномів в природі та експерименті |
| topic_facet | Еволюція геномів в природі та експерименті |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/178048 |
| work_keys_str_mv | AT rabokonʹan analizgomologovgenovosnovnyhbelkovcitoskeletaurazličnyhvidovvysšihrastenii AT postovoitovaas analizgomologovgenovosnovnyhbelkovcitoskeletaurazličnyhvidovvysšihrastenii AT pirkoâv analizgomologovgenovosnovnyhbelkovcitoskeletaurazličnyhvidovvysšihrastenii AT blûmâb analizgomologovgenovosnovnyhbelkovcitoskeletaurazličnyhvidovvysšihrastenii AT rabokonʹan analysisofgenehomologyofsomecytoskeletalproteinsindifferentspeciesofhigherplants AT postovoitovaas analysisofgenehomologyofsomecytoskeletalproteinsindifferentspeciesofhigherplants AT pirkoâv analysisofgenehomologyofsomecytoskeletalproteinsindifferentspeciesofhigherplants AT blûmâb analysisofgenehomologyofsomecytoskeletalproteinsindifferentspeciesofhigherplants |