Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом

28 генів, які кодують 24 ферменти, асоційовані з метаболізмом амінокислот з розгалуженим ланцюгом лейцину, валіну та ізолейцину, було картовано шляхом аналізу поліморфізму довжини рестрикційних фрагментів у популяції інтрогресивних ліній томата. Жоден із них не був локалізований на хромосомі 4, тоді...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Доповіді НАН України
Datum:2011
Hauptverfasser: Кочевенко, А.С., Ферні, А.Р.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Veröffentlicht: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2011
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/38140
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом / А.С. Кочевенко, А.Р. Фернi // Доп. НАН України. — 2011. — № 7. — С. 156-160. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1860006307567763456
author Кочевенко, А.С.
Ферні, А.Р.
author_facet Кочевенко, А.С.
Ферні, А.Р.
citation_txt Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом / А.С. Кочевенко, А.Р. Фернi // Доп. НАН України. — 2011. — № 7. — С. 156-160. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Доповіді НАН України
description 28 генів, які кодують 24 ферменти, асоційовані з метаболізмом амінокислот з розгалуженим ланцюгом лейцину, валіну та ізолейцину, було картовано шляхом аналізу поліморфізму довжини рестрикційних фрагментів у популяції інтрогресивних ліній томата. Жоден із них не був локалізований на хромосомі 4, тоді як на хромосомах 1, 6, 7, 8, 9, 11 та 12 було картовано щонайменше по три гени. Порівняльний аналіз хромосомного розташування цих генів та місцезнаходження ЛКО для амінокислот з розгалуженим ланцюгом виявив декілька випадків їх колокалізіції. Із семи ідентифікованих ЛКО, які впливають на вміст відразу трьох амінокислот з розгалуженим ланцюгом, тільки для п'яти була відмічена колокалізація зі структурними генами даного метаболічного шляху, тоді як поява інших двох ЛКО найімовірніше була зумовлена іншими генами. 28 genes encoding 24 enzymes involved in the metabolism of the branched chain amino acids (leucine, valine, and isoleucine) are mapped by the RFLP method on the population of tomato introgression lines. Of 28 genes mapped, none was mapped on chromosome 4, whereas chromosomes 1, 6, 7, 8, 9, 11, and 12 harbored three genes each. When the chromosome positioning of these genes was compared to the previously determined quantitative trait loci (QTL) for the branched chain amino acids, several colocations were apparent. Five of the seven QTL, in which the coordinate changes for all three amino acids were observed, were found to co-localize with distinct structural genes of the branched chain metabolic pathway. Two of the coordinate QTL did not co-locate with any of the mapped enzymes. Hence, their appearence may depend on the function of other genes.
first_indexed 2025-12-07T16:38:43Z
format Article
fulltext УДК 575.116.4:577.112.382 © 2011 А.С. Кочевенко, А.Р. Фернi Картування генiв томата, задiяних у метаболiзмi амiнокислот з розгалуженим ланцюгом (Представлено академiком НАН України Ю.Ю. Глебою) 28 генiв, якi кодують 24 ферменти, асоцiйованi з метаболiзмом амiнокислот з роз- галуженим ланцюгом лейцину, валiну та iзолейцину, було картовано шляхом аналiзу полiморфiзму довжини рестрикцiйних фрагментiв у популяцiї iнтрогресивних лiнiй то- мата. Жоден iз них не був локалiзований на хромосомi 4, тодi як на хромосомах 1, 6, 7, 8, 9, 11 та 12 було картовано щонайменше по три гени. Порiвняльний аналiз хромосом- ного розташування цих генiв та мiсцезнаходження ЛКО для амiнокислот з розгалуже- ним ланцюгом виявив декiлька випадкiв їх колокалiзiцiї. Iз семи iдентифiкованих ЛКО, якi впливають на вмiст вiдразу трьох амiнокислот з розгалуженим ланцюгом, тiльки для п’яти була вiдмiчена колокалiзацiя зi структурними генами даного метаболiчного шляху, тодi як поява iнших двох ЛКО найiмовiрнiше була зумовлена iншими генами. Бiльшiсть господарсько-цiнних ознак, наприклад, таких як розмiр, маса плодiв, вмiст пер- винних метаболiтiв у плодах тощо, є кiлькiсними ознаками, що контролюються багатьма генами, експресiя яких значною мiрою залежить вiд умов навколишнього середовища. Ви- користання рiзноманiтних типiв молекулярних маркерiв ДНК, як-от: полiморфiзм довжини рестрикцiйних фрагментiв (RFLP), довiльно амплiфiкованi полiморфнi ДНК (RAPD), полi- морфiзми довжини амплiфiкованих фрагментiв (AFLP), та STS-маркерiв забезпечило новi пiдходи для вивчення кiлькiсних ознак. Наприклад, iз застосуванням молекулярних мар- керiв стало можливим роздiлити ознаки на окремi локуси кiлькiсних ознак (ЛКО, QTLs- quantitative trait loci) та локалiзувати їх на генетичнiй картi. Культурний томат Lycopersicon esculentum (за новою класифiкацiєю Solanum lycopersi- cum) є унiкальною модельною системою для вивчення комплексних генетичних ознак зав- дяки наявностi великої кiлькостi iнтрогресивних лiнiй у родi Lycopersicon та iснуванню детальних молекулярних та класичних генетичних карт. Метою проведеного нами дослiдження було виявити молекулярнi основи iдентифiкова- них ранiше ЛКО, якi впливають на вмiст амiнокислот з розгалуженим ланцюгом у перикар- пi томата. Також нами виконано картування генiв, задiяних у метаболiзмi лейцину, валiну та iзолейцину, i аналiз можливої косегрегацiї мiсцезнаходження цих генiв з локалiзацiєю виявлених ЛКО. Дослiджували популяцiю, яка складалася з 75 iнтрогресивних лiнiй томата, отриманих вiд схрещування культурного томата L. esculentum (сорту M82) з його диким зеленоплiдним родичем L. pennellii (LA 716) [1, 2]. Кожна лiнiя мiстила один iнтрогресивний хромосом- ний сегмент вiд дикого виду на генетичному фонi культурного томата. Кожний сегмент становив приблизно 12 сМ i був детально охарактеризований шляхом аналiзу полiморфiз- му довжини рестрикцiйних фрагментiв (ПДРФ) [3], http://www.sgn.cornell.edu. Усi разом iнтрогресивнi лiнiї забезпечували повне покриття геному томата та його розподiл на 107 окремих сховищ (bins). Сховище являє собою певний хромосомний регiон, з обох кiнцiв обмежений молекулярними маркерами. 156 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №7 Рис. 1. Саузерн-блот-гiбридизацiя з використанням як зонда кДНК гена кетол-кислої редуктоiзомерази. Кожен трек мiстить 15 мкг тотальної ДНК окремої iнтрогресивної лiнiї культурного томата сорту М82 або L. pennellii, розщепленої за допомогою ферменту Xba I. Стрiлки вказують на розмiр ДНК фрагментiв у т. п. н. Зiрочками вiдмiченi лiнiї, якi успадкували даний ген вiд дикого виду L. pennellii За результатами попереднього дослiдження 26 хромосомних регiонiв були iдентифiко- ванi як ЛКО, що впливають на вмiст амiнокислот з розгалуженим ланцюгом в плодах томата [4]. Встановлено, що 7 iз них справляли значний вплив на накопичення всiх трьох амiнокислот — лейцину, валiну та iзолейцину, тодi як решта 19 регiонiв призводили до ва- рiацiй у складi тiльки однiєї або двох амiнокислот. Також треба вiдзначити, що наявнiсть дикого алеля спричиняла як позитивний, так i негативний ефект. Для подальшої характеристики ЛКО ми використовували метод гена-кандидата, який полягає у пошуку генiв, якi сегрегують разом iз локусом, що вiдповiдає за варiацiю певної ознаки [5, 6]. Гени, що кодують ферменти бiосинтезу або катаболiзму амiнокислот з розгалу- женим ланцюгом є найбiльш очевидними кандидатами для ЛКО, що змiнюють кiлькiсний та якiсний вмiст амiнокислот. Картування цих генiв здiйснювали шляхом аналiзу ПДРФ у популяцiї iнтрогресивних лiнiй томата. Для цього спочатку у публiчно доступнiй колек- цii EST [7] був проведений пошук нуклеотидних послiдовностей, якi вiдповiдають 24 фер- ментам, асоцiйованим iз метаболiзмом амiнокислот з розгалуженим ланцюгом. Вiдповiднi кДНК культурного томата були клонованi, i в подальшому їх використовували як зонди. Тотальну ДНК iзолювали з листкiв батькiвських та iнтрогресивних лiнiй томата як було описано ранiше [8]. 10–15 мкг iзольованої ДНК обробляли рестрикцiйними ендонуклеазами за рекомендацiями фiрми-виробника (“Roсhe”, Нiмеччина). Пiсля рестрикцiї отриманi рестрикцiйнi фрагменти роздiляли шляхом електрофорезу в 0,8% агарозi, пiсля чого переносили на мембрану Porablot (“Macherеy Nagel”, Нiмеччина) за допомогою капiлярного методу [9]. ДНК вставки з EST клонiв мiтили Р32 за допомо- гою довiльного гексамерного методу [10]. Оскiльки деякi з даних ферментiв, наприклад амiнотрансферази, кодуються невеликими сiмействами генiв, то для того, щоб виключи- ти можливiсть крос-гiбридизацiї пробами з високим рiвнем гомологiї i точнiше визначити локалiзацiю локусiв, гiбридизацiю проводили за жорстких умов (65 ◦С) у розчинi, який мiстив 0,9 M NaCl, 0,05 M NaH2PO4, pH 7,7, 0,5 мM Na2-EDTA, 1% SDS, 100 мкг/мл дена- турованої ДНК лосося та 50–100 нг радiоактивно мiченого зонда. Полiморфiзм послiдовностей ДНК L. esculentum i L. pennellii виявлявся як варiюван- ня довжини фрагментiв ДНК, гомологiчних до радiактивно мiченої кДНК (рис. 1). Для виявлення полiморфiзму мiж батькiвськими видами по кожному гену було протестовано бiльше 40 рiзних ендонуклеаз. Загалом було картовано 28 генiв, якi кодують 24 ферменти, асоцiйованих iз синтезом або деградацiєю лейцину, валiну та iзолейцину. Жоден iз цих 28 генiв не був локалiзований на хромосомi 4, тодi як на хромосомах 1, 6, 7, 8, 9, 11 та 12 було ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №7 157 Рис. 2. Знаходження на хромосомнiй картi томата ЛКО i генiв, пов’язаних з метаболiзмом амiнокислот з розгалуженим ланцюгом. Iнтрогресованi фрагменти для кожної лiнiї, а також гени вказанi злiва вiд хромосом. Виявленi ЛКО наведенi cправа вiд хромосом картовано щонайменше по три гени, асоцiйованих iз метаболiзмом амiнокислот з розгалу- женим ланцюгом (рис. 2, табл. 1). Порiвняльний аналiз хромосомного розташування цих генiв з ЛКО для амiнокислот з розгалуженим ланцюгом виявив 16 випадкiв їх колокалiзацiї. Так, було виявлено 13 Iзол, 17 Лей та 18 Вал ЛКО. У семи випадках були вiдмiченi координованi змiни всiх трьох амiнокислот. Встановлено, що два iз семи ЛКО колокалiзувались з рiзними iзоформами амiнотрансфераз (BCAT1 — хромосома 12, BCAT4 — хромосома 3), задiяними в метаболi- змi амiнокислот з розгалуженим ланцюгом. Також встановлено збiг мiсцезнаходження цих ЛКО з локалiзацiєю генiв, якi кодують дигiдрокси-кислу дегiдратазу та 3-гiдроксиiзобути- рил-КоА-гiдролазу. Три ЛКО, розташованi на хромосомах 5, 6 та 10, колокалiзувались iз структурними генами, якi кодують такi ферменти даного метаболiчного шляху, як пiруват- дегiдрогеназа, 3-метил-2-оксобутаноатдегiдрогеназа, альдегiддегiдрогеназа, 3-iзопропiлма- 158 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №7 Таблиця 1. Iдентифiкацiя розташування генiв, якi кодують ферменти бiосинтезу i деградацiї валiну, лей- цину та iзолейцину у культурному томатi, за допомогою аналiзу полiморфiзму довжини рестрикцiйних фрагментiв Ген Фермент, що ним кодується Iдентифiка- цiйний номер вiрогiдної послiдовностi Iдентифiка- цiйний номер клону Сховище1 Рестрик- цiйний фермент2 ACSS Ацетил-КоА-синтетаза TC165635 cTOE14H4 2-L Hind III ALS Ацетолактатсинтетаза TC154185 cTOF30A24 7-F Eco RI KARI Кетол-кисла редуктоiзомераза TC162067 cLEN3B13 7-E Xba I DHAD Дигiдрокси-кисла дегiдратаза TC154979 cTOF29C14 12-E Xba I BCAT1 Амiнотрансфераза 1 TC185974 cLEN12H13 12-F Eco NI BCAT2 Амiнотрансфераза 2 TC179761 cLEC38O16 7-D Xba I BCAT3 Амiнотрансфераза 3 TC179169 cTOF24N6 2-K Hind III BCAT4 Амiнотрансфераза 4 TC175453 cLEC37H2 3-C Bfr I ValRS Валiн-тРНК-лiгаза TC163648 cTOF31A15 9-B Alu I IPMS 2-iзопропiлмалатсинтаза TC179996 cLEM1B21 8-B Hind III IPMD 3-iзопропiлмалатдегiдратаза TC223373 cTOC24D10 6-C EcoR I IPMDH 3-iзопропiлмалатдегiдрогеназа TC170664 cTOF32G6 8-E Xba I PDH Пiруватдегiдрогеназа TC162427 cTOF33A1 5-A EcoR I IleRS Iзолейцин-тРНК-лiгаза TC163785 cLER20M19 11-C Alu I ACAD Ацил-КоА-дегiдрогеназа TC154996 cTOF9B11 10-B EcoN I HMGCL Гiдроксиметилглютарил-КоА-лiаза TC155960 cLEW25K8 11-D Hind III AO1 Альдегiдоксидаза 1 TC169815 cLED28A11 1-C EcoR V AO2 Альдегiдоксидаза 2 TC169816 cLEX4L24 11-F Xba I ALDH Альдегiддегiдрогеназа TC162363 cTOF13O6 6-C Bfr I HMGS Гiдроксиметилглютарил-КоА-синтаза TC153674 cLEI14B17 8-A Hind III HIBCH 3-гiдроксiiзобутирил-КоА-гiдролаза TC163476 cLET38H17 12-D EcoR V KAT 3-кетоацил-КоА-тiолаза TC161957 cLEG26E6 9-J EcoN I ACT Ацилтрансфераза (вiдповiдає TC171921 cLER16J12 12-E Xba I за перенесення груп iнших, нiж амiноацильнi групи) MMSDH Метилмалонат- TC162910 cTOF32D7 1-I EcoR I семiальдегiддегiдрогеназа MCCB Метилкротонiл-КоА-карбоксилаза TC156006 cTOF19D1 9-G Hind III MOBDH 3-метил-2-оксобутаноатдегiдрогеназа TC171279 cLER8C3 6-C EcoR V HACDH 3-гiдроксiацил-КоА-дегiдрогеназа TC154493 cTOF33K17 12-H Dra I ECH Еноїл-КоА-гiдратаза TC159643 cTOB15N14 1-D EcoN I 1Розташування сховищ на хромосомнiй картi томата згiдно з [3]. 2Полiморфiзм мiж L. esculentum (сорт M82) i L. pennellii виявлено за допомогою вiдповiдної рестрикцiйної ендонуклеази. латдегiдратаза та ацил-КоА-дегiдрогеназа (див. рис. 2). Також не виявлено колокалiзацiї двох координованих ЛКО, розташованих на хромосомах 4 i 7, з жодним iз картованих генiв. Таким чином, поява цих двох ЛКО не пов’язана з функцiєю структурних генiв, а скорiше за все обумовлена впливом регуляторних генiв. 1. Eshed Y., Abu-Abied M., Saranga Y., Zamir D. Lycopersicon esculentum lines containing small overlapping introgressions from L. pennellii // Theor. and Appl. Genet. – 1992. – 83. – P. 1027–1034. 2. Eshed Y., Zamir D. A genomic library of Lycopersicon pennellii in L. esculentum: A tool for fine mapping of genes // Euphytica. – 1994. – 79. – P. 175–179. 3. Pan Q., Liu Y. S., Budai-Hadrian O. et al. Comparative genetics of nucleotide binding site-leucine rich repeat resistance gene homologues in the genomes of two dicotyledons: tomato and Arabidopsis // Gene- tics. – 2000. – 155. – P. 309–322. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2011, №7 159 4. Schauer N., Semel Y., Roessner U. et al. Comprehensive metabolic profiling and phenotyping of interspeci- fic introgression lines for tomato improvement // Nat. Biotech. – 2006. – 24. – P. 447–454. 5. Pflieger S., Lefebvre V., Causse M. The candidate gene approach in plant genetics // Mol. Breeding. – 2001. – 7. – P. 275–291. 6. Etienne C., Rothan C., Moing A. et al. Candidate genes and QTLs for sugar and organic acid content in peach (Prunus persica L. Batsch) // Theor. and Appl. Genet. – 2002. – 105. – P. 145–159. 7. Van der Hoeven R., Ronning C., Giovannoni J. et al. Deductions about the Number, Organization, and Evolution of Genes in the Tomato Genome Based on Analysis of a Large Expressed Sequence Tag Collection and Selective Genomic Sequencing // Plant. Cell. – 2002. – 14. – P. 1441–1456. 8. Doyle J. J., Doyle J. L. Isolation of Plant DNA from fresh tissue // Focus. – 1990. – 12. – P. 13–15. 9. Southern E.M. Detection of Specific Sequences Among DNA Fragments Separated by Gel Electrophoresis // J. Mol. Biol. – 1975. – 98. – P. 503–517. 10. Feinberg A. P., Vogelstein B. A technique for radiolabeling DNA restriction endonuclease fragments to high specific activity // Anal. Biochem. – 1983. – 132. – P. 6–13. Надiйшло до редакцiї 03.11.2010Iнститут клiтинної бiологiї та генетичної iнженерiї НАН України, Київ Макс-Планк-Iнститут молекулярної фiзiологiї рослин, Гольм, Нiмеччина A. S. Kochevenko, A.R. Fernie Mapping the genes associated with metabolism of branched chain amino acids in tomato 28 genes encoding 24 enzymes involved in the metabolism of the branched chain amino acids (leuci- ne, valine, and isoleucine) are mapped by the RFLP method on the population of tomato introgres- sion lines. Of 28 genes mapped, none was mapped on chromosome 4, whereas chromosomes 1, 6, 7, 8, 9, 11, and 12 harbored three genes each. When the chromosome positioning of these genes was compared to the previously determined quantitative trait loci (QTL) for the branched chain amino acids, several colocations were apparent. Five of the seven QTL, in which the coordinate changes for all three amino acids were observed, were found to co-localize with distinct structural genes of the branched chain metabolic pathway. Two of the coordinate QTL did not co-locate with any of the mapped enzymes. Hence, their appearence may depend on the function of other genes. 160 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2011, №7
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-38140
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1025-6415
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T16:38:43Z
publishDate 2011
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
record_format dspace
spelling Кочевенко, А.С.
Ферні, А.Р.
2012-10-31T13:28:35Z
2012-10-31T13:28:35Z
2011
Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом / А.С. Кочевенко, А.Р. Фернi // Доп. НАН України. — 2011. — № 7. — С. 156-160. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
1025-6415
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/38140
575.116.4:577.112.382
28 генів, які кодують 24 ферменти, асоційовані з метаболізмом амінокислот з розгалуженим ланцюгом лейцину, валіну та ізолейцину, було картовано шляхом аналізу поліморфізму довжини рестрикційних фрагментів у популяції інтрогресивних ліній томата. Жоден із них не був локалізований на хромосомі 4, тоді як на хромосомах 1, 6, 7, 8, 9, 11 та 12 було картовано щонайменше по три гени. Порівняльний аналіз хромосомного розташування цих генів та місцезнаходження ЛКО для амінокислот з розгалуженим ланцюгом виявив декілька випадків їх колокалізіції. Із семи ідентифікованих ЛКО, які впливають на вміст відразу трьох амінокислот з розгалуженим ланцюгом, тільки для п'яти була відмічена колокалізація зі структурними генами даного метаболічного шляху, тоді як поява інших двох ЛКО найімовірніше була зумовлена іншими генами.
28 genes encoding 24 enzymes involved in the metabolism of the branched chain amino acids (leucine, valine, and isoleucine) are mapped by the RFLP method on the population of tomato introgression lines. Of 28 genes mapped, none was mapped on chromosome 4, whereas chromosomes 1, 6, 7, 8, 9, 11, and 12 harbored three genes each. When the chromosome positioning of these genes was compared to the previously determined quantitative trait loci (QTL) for the branched chain amino acids, several colocations were apparent. Five of the seven QTL, in which the coordinate changes for all three amino acids were observed, were found to co-localize with distinct structural genes of the branched chain metabolic pathway. Two of the coordinate QTL did not co-locate with any of the mapped enzymes. Hence, their appearence may depend on the function of other genes.
uk
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Доповіді НАН України
Біологія
Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
Mapping the genes associated with metabolism of branched chain amino acids in tomato
Article
published earlier
spellingShingle Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
Кочевенко, А.С.
Ферні, А.Р.
Біологія
title Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
title_alt Mapping the genes associated with metabolism of branched chain amino acids in tomato
title_full Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
title_fullStr Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
title_full_unstemmed Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
title_short Картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
title_sort картування генів томата, задіяних у метаболізмі амінокислот з розгалуженим ланцюгом
topic Біологія
topic_facet Біологія
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/38140
work_keys_str_mv AT kočevenkoas kartuvannâgenívtomatazadíânihumetabolízmíamínokislotzrozgaluženimlancûgom
AT ferníar kartuvannâgenívtomatazadíânihumetabolízmíamínokislotzrozgaluženimlancûgom
AT kočevenkoas mappingthegenesassociatedwithmetabolismofbranchedchainaminoacidsintomato
AT ferníar mappingthegenesassociatedwithmetabolismofbranchedchainaminoacidsintomato