Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep.
Дiлянки геному, що кодують 5S рРНК (5S рДНК), присутнi у всiх еукарiотичних органiзмiв i являють собою привабливу модель для дослiдження механiзмiв молекулярної еволюцiї тандемно органiзованих повторюваних послiдовностей у рiзних таксономiчних групах. З метою з’ясування особливостей молекулярної е...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87715 |
| 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: | Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. / Ю.О. Тинкевич, Р.А. Волков // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 5. — С. 143-148. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87715 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Тинкевич, Ю.О. Волков, Р.А. 2015-10-23T19:14:46Z 2015-10-23T19:14:46Z 2014 Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. / Ю.О. Тинкевич, Р.А. Волков // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 5. — С. 143-148. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87715 577.212.3:595.789 Дiлянки геному, що кодують 5S рРНК (5S рДНК), присутнi у всiх еукарiотичних органiзмiв i являють собою привабливу модель для дослiдження механiзмiв молекулярної еволюцiї тандемно органiзованих повторюваних послiдовностей у рiзних таксономiчних групах. З метою з’ясування особливостей молекулярної еволюцiї 5S рДНК у родi Rosa кiлька повторюваних одиниць рДНК диплоїдного виду R. wichurana (секцiя Synstylae) було клоновано, сиквеновано та порiвняно з рДНК iнших диплоїдiв: R. nitida (секцiя Carolinae), R. rugosa (секцiя Cinnamomeae), R. sericea (секцiя Pimpinellifoliae). Показано, що в геномi R. wichurana наявний лише один варiант 5S рДНК, який мiстить iнтактнi елементи промотору в мiжгенному спейсерi (МГС) та, iмовiрно, є транскрипцiйно активним. Неочiкувано низький рiвень подiбностi (вiд 52,8 до 57,6%) мiж послiдовностями МГС R. wichurana та трьох iнших диплоїдних видiв свiдчить про те, що для представникiв секцiї Synstylae є характерним новий структурний варiант 5S рДНК i вказує на прискорений темп молекулярної еволюцiї рДНК у цiй секцiї. Участки генома, кодирующие 5S рРНК (5S рДНК), присутствуют во всех эукариотических организмах и представляют собой интересную модель для исследования механизмов молекулярной эволюции тандемно организованных повторяющихся последовательностей в различных таксономических группах. С целью уточнения особенностей молекулярной эволюции 5S рДНК в роде Rosa несколько повторяющихся единиц рДНК диплоидного вида R. wichurana (секция Synstylae) были клонированы, сиквенированны и сопоставлены с рДНК других диплоидов: R. nitida (секция Carolinae), R. rugosa (секция Cinnamomeae) и R. sericea (секция Pimpinellifoliae). Показано, что в геноме R. wichurana присутствует только один вариант 5S рДНК, который содержит интактные элементы промотора в межгенном спейсере (МГС) и, вероятно, является транскрипционно активным. Неожиданно низкий уровень сходства (от 52,8 до 57,6%) между последовательностями МГС R. wichurana и трех других диплоидных видов свидетельствует о том, что для представителей секции Synstylae характерен новый структурный вариант 5S рДНК, и указывает на ускоренный темп молекулярной эволюции рДНК в этой секции. Genomic region encoding 5S rRNA (5S rDNA) is present in all eukaryotic organisms and represents an attractive model for investigating the mechanisms of molecular evolution of tandem arranged repeated sequences in various taxonomic groups. In order to clarify the molecular evolution of 5S rDNA in genus Rosa, several rDNA repeated units of diploid species R. wichurana (sect. Synstylae) were cloned, sequenced, and compared with rDNA sequences of other diploids: R. nitida (sect. Carolinae), R. rugosa (sect. Cinnamomeae), and R. sericea (sect. Pimpinellifoliae). It has been revealed that only one variant of 5S rDNA, which contains intact promoter elements in the intergenic spacer region (IGS) and appears to be transcriptionally active is present in the genome R. wichurana. A level of sequence similarity (from 52.8 to 57.6%) between the IGS of R. wichurana and three other diploid species is unusually low, demonstrating that a novel structural variant of 5S rDNA is characteristic of representatives of sect. Synstylae and suggesting the accelerated rate of rDNA molecular evolution in the section. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біологія Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. Новый структурный клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. Novel structural class of 5S rDNA of Rosa wichurana Crep. Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. |
| spellingShingle |
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. Тинкевич, Ю.О. Волков, Р.А. Біологія |
| title_short |
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. |
| title_full |
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. |
| title_fullStr |
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. |
| title_full_unstemmed |
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. |
| title_sort |
новий структурний клас 5s рднк rosa wichurana crep. |
| author |
Тинкевич, Ю.О. Волков, Р.А. |
| author_facet |
Тинкевич, Ю.О. Волков, Р.А. |
| topic |
Біологія |
| topic_facet |
Біологія |
| publishDate |
2014 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Новый структурный клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. Novel structural class of 5S rDNA of Rosa wichurana Crep. |
| description |
Дiлянки геному, що кодують 5S рРНК (5S рДНК), присутнi у всiх еукарiотичних органiзмiв i являють собою привабливу модель для дослiдження механiзмiв молекулярної
еволюцiї тандемно органiзованих повторюваних послiдовностей у рiзних таксономiчних
групах. З метою з’ясування особливостей молекулярної еволюцiї 5S рДНК у родi Rosa
кiлька повторюваних одиниць рДНК диплоїдного виду R. wichurana (секцiя Synstylae)
було клоновано, сиквеновано та порiвняно з рДНК iнших диплоїдiв: R. nitida (секцiя
Carolinae), R. rugosa (секцiя Cinnamomeae), R. sericea (секцiя Pimpinellifoliae). Показано,
що в геномi R. wichurana наявний лише один варiант 5S рДНК, який мiстить iнтактнi елементи промотору в мiжгенному спейсерi (МГС) та, iмовiрно, є транскрипцiйно
активним. Неочiкувано низький рiвень подiбностi (вiд 52,8 до 57,6%) мiж послiдовностями МГС R. wichurana та трьох iнших диплоїдних видiв свiдчить про те, що для представникiв секцiї Synstylae є характерним новий структурний варiант 5S рДНК i вказує на прискорений темп молекулярної еволюцiї рДНК у цiй секцiї.
Участки генома, кодирующие 5S рРНК (5S рДНК), присутствуют во всех эукариотических
организмах и представляют собой интересную модель для исследования механизмов молекулярной эволюции тандемно организованных повторяющихся последовательностей в различных таксономических группах. С целью уточнения особенностей молекулярной эволюции 5S рДНК в роде Rosa несколько повторяющихся единиц рДНК диплоидного вида R. wichurana (секция Synstylae) были клонированы, сиквенированны и сопоставлены с рДНК других диплоидов: R. nitida (секция Carolinae), R. rugosa (секция Cinnamomeae) и R. sericea (секция Pimpinellifoliae). Показано, что в геноме R. wichurana присутствует только один вариант 5S рДНК, который содержит интактные элементы промотора в межгенном спейсере
(МГС) и, вероятно, является транскрипционно активным. Неожиданно низкий уровень
сходства (от 52,8 до 57,6%) между последовательностями МГС R. wichurana и трех других диплоидных видов свидетельствует о том, что для представителей секции Synstylae
характерен новый структурный вариант 5S рДНК, и указывает на ускоренный темп молекулярной эволюции рДНК в этой секции.
Genomic region encoding 5S rRNA (5S rDNA) is present in all eukaryotic organisms and represents
an attractive model for investigating the mechanisms of molecular evolution of tandem arranged
repeated sequences in various taxonomic groups. In order to clarify the molecular evolution of 5S
rDNA in genus Rosa, several rDNA repeated units of diploid species R. wichurana (sect. Synstylae)
were cloned, sequenced, and compared with rDNA sequences of other diploids: R. nitida (sect.
Carolinae), R. rugosa (sect. Cinnamomeae), and R. sericea (sect. Pimpinellifoliae). It has been
revealed that only one variant of 5S rDNA, which contains intact promoter elements in the intergenic spacer region (IGS) and appears to be transcriptionally active is present in the genome R.
wichurana. A level of sequence similarity (from 52.8 to 57.6%) between the IGS of R. wichurana
and three other diploid species is unusually low, demonstrating that a novel structural variant of 5S
rDNA is characteristic of representatives of sect. Synstylae and suggesting the accelerated rate of rDNA molecular evolution in the section.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87715 |
| citation_txt |
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep. / Ю.О. Тинкевич, Р.А. Волков // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 5. — С. 143-148. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT tinkevičûo noviistrukturniiklas5srdnkrosawichuranacrep AT volkovra noviistrukturniiklas5srdnkrosawichuranacrep AT tinkevičûo novyistrukturnyiklas5srdnkrosawichuranacrep AT volkovra novyistrukturnyiklas5srdnkrosawichuranacrep AT tinkevičûo novelstructuralclassof5srdnaofrosawichuranacrep AT volkovra novelstructuralclassof5srdnaofrosawichuranacrep |
| first_indexed |
2025-11-26T06:09:17Z |
| last_indexed |
2025-11-26T06:09:17Z |
| _version_ |
1850614874636288000 |
| fulltext |
УДК 577.212.3:595.789
Ю.О. Тинкевич, Р.А. Волков
Новий структурний клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep.
(Представлено членом-кореспондентом НАН України В.А. Кунахом)
Дiлянки геному, що кодують 5S рРНК (5S рДНК), присутнi у всiх еукарiотичних ор-
ганiзмiв i являють собою привабливу модель для дослiдження механiзмiв молекулярної
еволюцiї тандемно органiзованих повторюваних послiдовностей у рiзних таксономiчних
групах. З метою з’ясування особливостей молекулярної еволюцiї 5S рДНК у родi Rosa
кiлька повторюваних одиниць рДНК диплоїдного виду R. wichurana (секцiя Synstylae)
було клоновано, сиквеновано та порiвняно з рДНК iнших диплоїдiв: R. nitida (секцiя
Carolinae), R. rugosa (секцiя Cinnamomeae), R. sericea (секцiя Pimpinellifoliae). Показано,
що в геномi R. wichurana наявний лише один варiант 5S рДНК, який мiстить iнтакт-
нi елементи промотору в мiжгенному спейсерi (МГС) та, iмовiрно, є транскрипцiйно
активним. Неочiкувано низький рiвень подiбностi (вiд 52,8 до 57,6%) мiж послiдовнос-
тями МГС R. wichurana та трьох iнших диплоїдних видiв свiдчить про те, що для
представникiв секцiї Synstylae є характерним новий структурний варiант 5S рДНК
i вказує на прискорений темп молекулярної еволюцiї рДНК у цiй секцiї.
Гени 5S рДНК належать до середньоповторюваних тандемно органiзованих послiдовностей.
Вони локалiзованi на хромосомах в окремих кластерах, кiлькiсть яких становить вiд 1 до 3
на хромосомний набiр. Повторювана одиниця (повтор) 5S рДНК складається з кодуючої
дiлянки i мiжгенного спейсера (МГС). Кодуюча дiлянка є еволюцiйно консервативною,
i помiтна рiзниця в її послiдовностi спостерiгається лише при порiвняннi вiддалених таксо-
нiв. Натомiсть, послiдовнiсть МГС швидко накопичує мутацiї i нерiдко значно вiдрiзняється
вже на мiжвидовому або мiжпопуляцiйному рiвнi [1].
Нуклеотиднi послiдовностi МГС окремих повторiв, якi складають один кластер, зазви-
чай високогомологiчнi, що є наслiдком “вирiвнювання” рiзницi мiж ними, або гомогенiзацiї.
Цей феномен є характерною рисою концертної еволюцiї, притаманної бiльшостi повторюва-
них послiдовностей [2]. Проте повтори 5S рДНК iз рiзних кластерiв гомогенiзують набагато
гiрше, що справедливо, зокрема, i для кластерiв алополiплоїдних форм, якi походять вiд
рiзних батькiвських видiв [1, 3]. Сукупнiсть рис органiзацiї 5S рДНК робить її зручною мо-
деллю для вивчення молекулярної еволюцiї повторюваних послiдовностей в рiзних групах
органiзмiв.
Ранiше в нашiй лабораторiї були проведенi дослiдження органiзацiї 5S рДНК трьох ди-
плоїдних представникiв роду Rosa — R. nitida Willd, R. sericea Lindl. та R. rugosa Thunb,
якi належать до рiзних секцiй цього великого та складного в таксономiчному вiдношеннi
роду [4–6]. Для проаналiзованих видiв був зафiксований значний рiвень гомологiї послiдов-
ностей МГС, що вказує на їх високу спорiдненiсть та нещодавнiй за геологiчними мiрками
час дивергенцiї цих видiв. Тому для подальших дослiджень з метою аналiзу закономiр-
ностей еволюцiї 5S рДНК у таксонiв, що знаходяться на бiльш значних фiлогенетичних
дистанцiях, був обраний далекосхiдний диплоїдний вид — R. wichurana Crep, що представ-
ляє бiльш вiддалену секцiю роду Rosa — Synstylae [7].
© Ю. О. Тинкевич, Р.А. Волков, 2014
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №5 143
Рис. 1. Структурна органiзацiя 5S рДНК Rosa wichurana. Наведено фрагменти вирiвнювання нуклеотидних
послiдовностей МГС, що мiстять регуляторнi елементи. Стрiлками вказано розташування праймерiв Pr1 та
Pr2. Напiвжирним шрифтом видiлено мотиви зовнiшнiх регуляторних елементiв промотору та термiнатор
Матерiали та методи. Матерiалом для дослiдження був зразок R. wichurana, наданий
ботанiчним садом Чернiвецького нацiонального унiверситету. Загальну ДНК екстрагували
згiдно зi стандартним протоколом [8, 9].
Повторювану одиницю 5S рДНК амплiфiкували методом полiмеразної ланцюгової реак-
цiї (ПЛР), отриманi амплiфiкати клонували в плазмiдний вектор pLitmus 38i як було описа-
но ранiше [1, 4]. Застосованi для ПЛР праймери забезпечують амплiфiкацiю повного МГС
та фланкуючих дiлянок кодуючої послiдовностi (рис. 1).
Рекомбiнантнi плазмiди, що мiстили iнсерти 5S рДНК, сиквенували з використанням
Big Due Terminator Cycle Sequencing Kit на сиквенаторi ABI Prism 310 (PE Applied Bio-
systems, США). Первинну обробку отриманої нуклеотидної послiдовностi проводили за до-
помогою пакета програм комп’ютерної обробки даних DNASTAR. Вирiвнювання послiдов-
ностей здiйснювали методом Clustal V.
Результати та їх обговорення. Загалом було отримано п’ять клонiв рекомбiнантних
плазмiд, що мiстили iнсерти 5S рДНК R. wichurana. Рестриктазний аналiз цих плазмiд
показав, що обробка Eco52 I призводить до утворення двох фрагментiв ДНК рiзного розмi-
ру. Високомолекулярний фрагмент мав довжину приблизно 2800–2900 н. п., що вiдповiдає
розмiру лiнiйної форми вектора pLitmus 38i. Фрагмент меншого розмiру мав довжину при-
близно 530 н. п., що вiдповiдає розмiру амплiфiкатiв 5S рДНК R. wichurana.
Для iнсертiв iз трьох клонiв було визначено нуклеотидну послiдовнiсть. Довжина кло-
нованих повторюваних дiлянок 5S рДНК R. wichurana становила 535 н. п. для клону pRowi-
T16, 524 н. п. для pRowi-T17 та 537 н. п. для pRowi-T18. Такi розмiри повторiв є типовими
для представникiв роду Rosa [4–6].
Аналiз отриманих послiдовностей показав, що всi три клони мiстять послiдовнiсть МГС,
фланковану з обох сторiн фрагментами кодуючої дiлянки 5S рРНК. Безпосередньо з полi-
лiнкерними частинами вектора межують послiдовностi праймерiв, використаних при про-
веденнi ПЛР. За результами визначення меж кодуючої дiлянки встановлено розмiри МГС
для клонiв pRowi-T16, pRowi-T17 та pRowi-T18 — 423, 412 та 425 н. п. вiдповiдно.
144 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №5
Вирiвнювання отриманих нуклеотидних послiдовностей показало практично повну iден-
тичнiсть кодуючих дiлянок як мiж клонами R. wichurana, так i порiвняно з iншими пред-
ставниками роду. На противагу цьому, в МГС було знайдено значну кiлькiсть одно- та
багатонуклеотидних iнсерцiй/делецiй та точкових нуклеотидних замiн, що вiдрiзняє МГС
R. wichurana вiд МГС дослiджених ранiше видiв Rosa.
За результатами вирiвнювання нуклеотидних послiдовностей був встановлений рiвень
подiбностi мiж МГС дослiджених клонiв (табл. 1). Цей показник для рiзних клонiв R. wi-
churana становить вiд 91,7 до 95,4%. Такий рiвень внутрiшньогеномної гомологiї послiдов-
ностей МГС є помiтно нижчим за аналогiчнi показники для R. rugosa (99,1%) та R. nitida
(вiд 97,9 до 99,5%).
Проте найбiльшою несподiванкою виявився низький рiвень гомологiї мiж МГС R. wi-
churana та iнших трьох видiв роду Rosa, що становить вiд 52,8 до 57,6%. Такi низькi зна-
чення гомологiї при порiвняннi МГС видiв, що належать до одного роду, ранiше не спосте-
рiгались. Так, наприклад, рiвень подiбностi мiж нуклеотидними послiдовностями МГС 5S
рДНК рiзних видiв всерединi родiв Nicotiana та Astragalus є вищим за 80 та 70% вiдпо-
вiдно [3, 10].
Причиною низького рiвня подiбностi клонованих повторiв 5S рДНК R. wichurana та
пiдвищеної кiлькостi мутацiй в їх МГС, порiвняно з повторами з геномiв iнших видiв Rosa,
могло б бути їх перетворення в нефункцiонуючi псевдогени [11]. Для перевiрки цього при-
пущення ми вважали доцiльним визначити, чи в МГС отриманих клонiв присутнi мотиви,
необхiднi для iнiцiацiї транскрипцiї.
Було встановлено, що в МГС всiх клонiв 5S рДНК R. wichurana присутнi сигнали, що
вiдповiдають зовнiшнiм регуляторним елементам промотору РНК-полiмерази III, характер-
ним для 5S рДНК [12]. До таких сигналiв належить шестинуклеотидний мотив ТАТАТА,
розмiщений на 3′ кiнцi МГС в позицiї −28 н. п. вiд 5′ кiнця кодуючої дiлянки, а також мо-
тиви GC та C в позицiях −12 н. п. та −1 н. п. вiдповiдно (див. рис. 1). Iз трьох дослiджених
клонiв лише у pRowi-T16 виявлена нуклеотидна замiна в мотивi GС. Також безпосередньо
пiсля 3′ кiнця кодуючої дiлянки розташована олiго-Т послiдовнiсть, що виконує функцiю
термiнатора транскрипцiї РНК-полiмерази III [12]. Таким чином, у МГС 5S рДНК R. wi-
churana виявлено всi типовi транскрипцiйно важливi мотиви (див. рис. 1).
Наявнiсть у МГС усiх регуляторних елементiв транскрипцiї разом з вiдсутнiстю мутацiй
у кодуючiй дiлянцi 5S рДНК R. wichurana суперечить припущенню про переродження цих
Таблиця 1. Рiвень подiбностi (%) МГС 5S рДНК представникiв роду Rosa
1 2 3 4 5 6 7 8 9 № клону
100 98,3 96,3 97,5 96,3 96,2 44,4 43,8 38,3 1
100 96,3 97,5 96,3 96,2 44,2 43,3 43,5 2
100 99,5 99,5 92,9 42,0 40,3 40,3 3
100 99,5 93,4 41,6 40,1 40,6 4
100 92,9 42,0 40,3 40,3 5
100 44,0 43,5 43,0 6
100 92,6 92,8 7
100 97,0 8
100 9
Пр и м i т ка. Для порiвняння було використано послiдовностi МГС 5S рДНК R. rugosa (1 — pRoru-T1; 2 —
pRoru-T54 [6]); R. nitida (3 — pRoni-T30; 4 — pRoni-T32; 5 — pRoni-T33 [4]); R. sericea (6 — pRoser-T53 [5])
та R. wichurana (7 — pRowi-T16; 8 — pRowi-T17; 9 — pRowi-T18).
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №5 145
Рис. 2. Порiвняння первинної нуклеотидної послiдовностi зони субповторiв у центральнiй частинi МГС 5S
рДНК представникiв роду Rosa та пiдродини Rosoideae. GenBank Acc. Nos: Acaena cylindristachya
(EU931697); Acaena latebrosa (EU931698); Cliffortia arborea (EU931700); Cliffortia graminea (EU931711);
Sanquisorba officinalis (EU931696.1)
послiдовностей у псевдогени. Отже, можна стверджувати, що нами iдентифiкований новий,
iмовiрно, бiльш рiдкiсний, функцiонально активний клас повторiв 5S рДНК, притаманний
деяким видам роду Rosa. Низький рiвень подiбностi з МГС iнших представникiв роду вказує
на стрибкоподiбний характер еволюцiї 5S рДНК шляхом швидких структурних перебудов
у минулому.
Подальший аналiз особливостей органiзацiї МГС R. wichurana дав можливiсть виявити
в його складi двi дiлянки пiдвищеної подiбностi до МГС iнших видiв Rosa. Одна з цих
дiлянок мiстить згаданi вище регуляторнi елементи РНК-полiмерази III, а iнша локалi-
зується в центральнiй частинi МГС i складається iз чотирьох коротких субповторiв (рис. 2).
Ця еволюцiйно консервативна дiлянка була ранiше знайдена нами в iнших видiв Rosa та
в деяких представникiв пiдродини Rosoideae [6].
Можливим механiзмом виникнення субповторiв, аналогiчних тим, що знаходяться в цен-
тральнiй консервативнiй дiлянцi МГС, вважається “проковзування нитки” ДНК пiд час
реплiкацiї [13]. Теоретично поява невеликої дiлянки субповторiв може статися протягом
кiлькох клiтинних циклiв, тобто за дуже короткий за еволюцiйними масштабами час. Iден-
тичнi при виникненнi субповтори в подальшому накопичують мутацiї зi швидкiстю, хара-
ктерною для дiлянки ДНК, в якiй вони локалiзованi [14]. Наявнiсть iдентичних мутацiй
у зонi субповторiв у представникiв пiдродини Rosoideae показує, що ця зона деякий час
еволюцiонувала за типовою моделлю, але з часом зазнала консервацiї в спiльного предка
всiєї групи. Така еволюцiйна подiя виглядає несподiваною, адже для центральної частини
МГС, в якiй локалiзована зона субповторiв, невiдомi регуляторнi або будь-якi iншi функ-
цiї. Отже, мутацiї в нiй повиннi мати нейтральний характер i не елiмiнуватися добором.
Розумiння механiзмiв i причин еволюцiйної консервацiї зони субповторiв у МГС потребує
подальших дослiджень iз використанням даних для бiльшої кiлькостi представникiв пiд-
родини Rosoidea та проведенням порiвняння з еволюцiєю МГС 5S рДНК в iнших групах
вищих рослин.
1. Volkov R.A., Zanke C., Panchuk I. I., Hemleben V. Molecular evolution of 5S rDNA of Solanum species
(sect. Petota): application for molecular phylogeny and breeding // Theor. Appl. Genet. – 2001. – 103. –
P. 1273–1282.
2. Coen E. S., Thoday J.M., Dover G. Rate of turnover of structural variants in the rDNA gene family of
Drosophila melanogaster // Nature. – 1982. – 295, No 5850. – P. 564–568.
3. Fulnecek J., Lim K.Y., Leitch A.R. et al. Evolution and structure of 5S rDNA loci in allotetraploid
Nicotiana tabacum and its putative parental species // Heredity. – 2002. – 88. – P. 19–25.
4. Тинкевич Ю.О., Волков Р.А. Структурна органiзацiя 5S рибосомальної ДНК Rosa nitida Wild. //
Вiсн. Укр. тов-ва генетикiв i селекцiонерiв. – 2011. – 9, № 2. – С. 276–282.
146 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №5
5. Тинкевич Ю.О., Волков Р.А. Структурна органiзацiя повторюваної дiлянки 5S рДНК Rosa sericea
Lindl. // Бiол. системи. – 2011. – 3, № 4. – С. 315–321.
6. Tynkevich Y.O., Volkov R.A. Structural organization of 5S ribosomal DNA of Rosa rugosa // Cytol.
Genet. – 2014. – 48, No 1. – P. 3–9.
7. Wisseman V., Ritz C. M. The genus Rosa (Rosoideae, Rosaceae) revisited: molecular analysis of nr ITR-I
and atp B – rbcL intergenic spacer (IGS) versus conventional taxonomy // Botan J. Linn. Soc. – 2005. –
147. – P. 275–290.
8. Rogers S. O., Bendich A. J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified
plant tissues // Plant Mol. Biol. – 1985. – 5. – P. 69–76.
9. Sambrook J., Fritsch E., Maniatis T. Molecular cloning. – New York: Cold Spring Harbor Laboratory,
1989. – Vol. 1–3.
10. Ma X.Q., Duan J.A., Zhu D.Y. et al. Species identification of Radix Astragali (Huangqi) by DNA sequence
of its 5S-rRNA spacer domain // Phytochem. – 2000. – 54. – P. 363–368.
11. Takahata N., Kimura M. A model of evolutionary base substitutions and its application with special
reference to rapid change of pseudogenes // Genetics. – 1981. – 98. – P. 641–657.
12. Douet J., Tourmente S. Transcription of the 5S rRNA heterochromatic genes is epigenetically controlled
in Arabidopsis thaliana and Xenopus laevis // Heredity. – 2007. – 99. – P. 5–13.
13. Christian S., Diethard T. Slippage synthesis of simple sequence DNA // Nucl. Acid. Res. – 1992. – 20,
No 2. – P. 211–215.
14. Kruglyak S., Durrett R. T., Schug M.D., Aquadro C. F. Equilibrium distributions of microsatellite repeat
length resulting from a balance between slippage events and point mutations // Proc. Natl. Acad. Sci.
USA. – 1998. – 95. – P. 10774–10778.
Надiйшло до редакцiї 01.10.2013Чернiвецький нацiональний унiверситет
iм. Юрiя Федьковича
Ю.О. Тынкевич, Р. А. Волков
Новый структурный клас 5S рДНК Rosa wichurana Crep.
Участки генома, кодирующие 5S рРНК (5S рДНК), присутствуют во всех эукариотических
организмах и представляют собой интересную модель для исследования механизмов моле-
кулярной эволюции тандемно организованных повторяющихся последовательностей в раз-
личных таксономических группах. С целью уточнения особенностей молекулярной эволю-
ции 5S рДНК в роде Rosa несколько повторяющихся единиц рДНК диплоидного вида R. wi-
churana (секция Synstylae) были клонированы, сиквенированны и сопоставлены с рДНК дру-
гих диплоидов: R. nitida (секция Carolinae), R. rugosa (секция Cinnamomeae) и R. sericea (сек-
ция Pimpinellifoliae). Показано, что в геноме R. wichurana присутствует только один вари-
ант 5S рДНК, который содержит интактные элементы промотора в межгенном спейсере
(МГС) и, вероятно, является транскрипционно активным. Неожиданно низкий уровень
сходства (от 52,8 до 57,6%) между последовательностями МГС R. wichurana и трех дру-
гих диплоидных видов свидетельствует о том, что для представителей секции Synstylae
характерен новый структурный вариант 5S рДНК, и указывает на ускоренный темп мо-
лекулярной эволюции рДНК в этой секции.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №5 147
Yu.O. Tynkevich, R.A. Volkov
Novel structural class of 5S rDNA of Rosa wichurana Crep.
Genomic region encoding 5S rRNA (5S rDNA) is present in all eukaryotic organisms and represents
an attractive model for investigating the mechanisms of molecular evolution of tandem arranged
repeated sequences in various taxonomic groups. In order to clarify the molecular evolution of 5S
rDNA in genus Rosa, several rDNA repeated units of diploid species R. wichurana (sect. Synstylae)
were cloned, sequenced, and compared with rDNA sequences of other diploids: R. nitida (sect.
Carolinae), R. rugosa (sect. Cinnamomeae), and R. sericea (sect. Pimpinellifoliae). It has been
revealed that only one variant of 5S rDNA, which contains intact promoter elements in the inter-
genic spacer region (IGS) and appears to be transcriptionally active is present in the genome R.
wichurana. A level of sequence similarity (from 52.8 to 57.6%) between the IGS of R. wichurana
and three other diploid species is unusually low, demonstrating that a novel structural variant of 5S
rDNA is characteristic of representatives of sect. Synstylae and suggesting the accelerated rate of
rDNA molecular evolution in the section.
148 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №5
|