Полиморфизм полипептида цитохрома b полевки-экономки (Alexandromys oeconomus Pallas, 1776) Северо-Востока Азии и Аляски

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследован полиморфизм аминокислотной последовательности изоформ фермента цитохрома b у Alexandromys oeconomus из 16 выборок Северо-Востока Азии и одной выборки с территории Аляски. Обнаружены 43 варианта полипептида, различающиеся между собой 33 аминокислотными заменами в 30 сайтах. Установлено распределение в выборках изоформ полипептида. Рассмотрены филогенетические связи гаплотипов, кодирующих наиболее распространенные варианты фермента. Определены индексы молекулярного разнообразия синонимичных гаплотипов. Найдена локализация аминокислотных замен в пространственной конфигурации энзима. Обнаружены замены (нуклеотидная – T997C и аминокислотная – F333L), претендующие на генетические маркеры берингийской гаплогруппы A. oeconomus.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Переверзева

Институт биологических проблем Севера ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vvpereverzeva@mail.ru
Россия, ул. Портовая 18, Магадан, 685000

Н. Е. Докучаев

Институт биологических проблем Севера ДВО РАН

Email: vvpereverzeva@mail.ru
Россия, ул. Портовая 18, Магадан, 685000

А. А. Примак

Институт биологических проблем Севера ДВО РАН

Email: vvpereverzeva@mail.ru
Россия, ул. Портовая 18, Магадан, 685000

Е. А. Дубинин

Институт биологических проблем Севера ДВО РАН

Email: vvpereverzeva@mail.ru
Россия, ул. Портовая 18, Магадан, 685000

Список литературы

  1. Абрамсон Н. И., Турсунова Л. С., Петрова Т. В., Попов И. Ю., Платонов В. В., Абрамов А. В. История колонизации острова Итуруп красно-серой полевкой Craseomys rufocanus по данным анализа фрагмента гена цитохрома b (cytb) // Генетика. 2023. Т. 59. № 8. С. 946–954. https://doi.org/10.31857/S0016675823080027.
  2. Велижанин А. Г. Время изоляции материковых островов северной части Тихого океана // Доклады АН СССР. 1976. Т. 231. № 1. С. 205–207.
  3. Григорьева О. О., Стахеев В. В., Орлов В. Н. Митохондриальные свидетельства прошлого рефугиального распространения малой лесной мыши Sylvaemus uralensis Pall. (Rodentia, Muridae) на северо-западном Кавказе // Генетика. 2018. Т. 54. № 3. С. 326–334. https://doi.org/10.7868/S0016675818030050.
  4. Доронина М. А., Доронин И. В., Луконина С. А., Мазанаева Л. Ф., Барабанов А. В. Филогеография Lacerta media Lantz et Cyrén, 1920 (Lacertidae: Sauria) по результатам анализа митохондриального гена цитохрома b // Генетика. 2022. Т. 58. № 2. С. 177–187. https://doi.org/10.31857/S0016675822020035.
  5. Малярчук Б. А. Адаптивная внутривидовая дивергенция (на примере гена цитохрома b животных) // Генетика. 2011. T. 47. № 8. С. 1103–1111.
  6. Малярчук Б. А., Деренко М. В., Денисова Г. А., Литвинов А. Н. Топологические конфликты при филогенетическом анализе различных участков митохондриального генома соболя (Martes zibellina L.) // Генетика. 2015а. Т. 51. № 8. С. 1915–923.
  7. Малярчук Б. А., Деренко М. В., Денисова Г. А. Изменчивость митохондриального генома росомахи (Gulo gulo) // Генетика. 2015б. Т. 51. № 11. С. 1291–1296.
  8. Переверзева В. В., Примак А. А. Генетическое разнообразие синонимичных гаплотипов фрагмента гена цитохрома b красной полевки Myodes (Clethrionomys) rutilus (Pallas, 1779) // Генетика. 2016. Т. 52. № 2. С. 189–197. https://doi.org/10.7868/S0016675816020090.
  9. Переверзева В. В., Примак А. А., Докучаев Н. Е. Дубинин Е. А., Евдокимова А. А. Изменчивость гена цитохрома b мтДНК красно-серой полевки (Craseomys rufocanus Sundevall, 1846) Северного Приохотья и бассейна р. Колыма // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2018. № 1. С. 101–112.
  10. Переверзева В. В., Докучаев Н. Е., Примак А. А., Дубинин Е. А. Полиморфизм цитохрома b красной полевки Clethrionomys rutilus Pallas // Вестник СВНЦ ДВО РАН. 2020. № 3. С. 109–119. https://doi.org/10.34078/1814-0998-2020-3-109-119.
  11. Переверзева В. В., Докучаев Н. Е., Примак А. А., Дубинин Е. А. Изменчивость полипептида цитохрома b красно-серой полевки Craseomys rufocanus Sundevall, 1846 // Известия РАН. Серия биологическая. 2022а. № 2. С. 115–126. https://doi.org/10.31857/S1026347022020147.
  12. Переверзева В. В., Докучаев Н. Е., Примак А. А., Дубинин Е. А., Киселев С. В. Изменчивость гена цитохрома b мтДНК полевки-экономки (Alexandromys oeconomus Pallas, 1776) Северного Охотоморья // Успехи современной биологии. 2022б. Т. 142. № 1. С. 90–104. https://doi.org/10.31857/S0042132422010057.
  13. Переверзева В. В., Докучаев Н. Е., Примак А. А., Дубинин Е. А. Изменчивость гена цитохрома b мтДНК полевки-экономки (Alexandromys oeconomus Ognev, 1914) некоторых популяций Северо-Востока Азии и Аляски // Успехи современной биологии. 2023. Т. 143 № 2. С. 149–164. https://doi.org/10.31857/S0042132423020084.
  14. Рожкова Д. Н., Зиневич Л. С., Карякин И. В., Сорокин А. Г., Тамбовцева В. Г., Куликов А. М. Ненейтральная изменчивость цитохрома b у балобана Falco cherrug Grey, 1834 и кречета Falco rusticolus L. //Генетика. 2021. Т. 57. № 4. С. 454–463. https://doi.org/10.31857/S0016675821040123.
  15. Ялковская Л. Э. Зыков С. В. Сибиряков П. А. Генетическая изменчивость желтогорлой мыши (Sylvaemus flavicollis Melch., 1834, Muridae, Rodentia) на восточной границе ареала // Генетика. 2018. Т. 54. № 6. С. 629–638. https://doi.org/10.7868/S001667581806005X.
  16. Bannikova A. A., Chernetskaya D., Raspopova A., Alexandrov D., Fang Y., Dokuchaev N., Sheftel B., Lebedev V. Evolutionary history of the genus Sorex (Soricidae, Eulipotyphla) as inferred from multigene data // Zoologica Scripta, 2018. Vol. 47. Issue 5. P. 518–538. https://doi.org/10.1111/zsc.12302.
  17. Benkert P., Biasini M., Schwede T. Toward the estimation of the absolute quality of individual protein structure models // Bioinformatics. 2011. V. 27. P. 343–350. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btq662.
  18. Bertoni M., Kiefer F., Biasini M., Bordoli L., Schwede T. Modeling protein quaternary structure of homo- and hetero-oligomers beyond binary interactions by homology // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 10480. https://doi.org/10.1038/s41598-017-09654-8.
  19. Bienert S., Waterhouse A., de Beer T. A.P., Tauriello G., Studer G., Bordoli L., Schwede T. The SWISS-MODEL Repository – new features and functionality // Nucleic Acids Res. 2017. V. 45. P. D313–D319. https://doi.org/10.1093/nar/gkw1132.
  20. Excoffier L., Laval G., Schneider S. Arlequin ver. 3.0: An integrated software package for population genetics data analysis // Evol. Bioinformatics Online. 2005. V. 1. P. 47–50. https://doi.org/10.4137/Ebo.S0.
  21. Faerman M., Bar-Gal G.K., Boaretto E., Boeskorov G. G., Dokuchaev N. E., Ermakov O. A., Golenishchev F. N., Gubin S. V., Mintz E., Simonov E., Surin V. L., Titov S. V., Zanina O. G., Formozov N. A. DNA analysis of a 30,000-year-old Urocitellus glacialis from northeastern Siberia reveals phylogenetic relationships between ancient and present-day arctic ground squirrels // Scientific Reports. 2017. V. 7. P. 42639. https://doi.org/10.1038/srep42639.
  22. Galbreath K. E., Cook J. A. Genetic consequences of Pleistocene glaciations for the tundra vole (Microtus oeconomus) in Beringia // Mol. Ecol. 2004. V. 13. P. 135–148. https://doi.org/10.1046/j.1365-294X.2004.02026.x·Source:PubMed.
  23. Guex N., Peitsch M. C., Schwede T. Automated comparative protein structure modeling with SWISS-MODEL and Swiss-PdbViewer: A historical perspective // Electrophoresis. 2009. V. 30. P. S162–S173. https://doi.org/10.1002/elps.200900140.
  24. Hassanin A., Lecointre G., Tiller S. Related articles, links abstract. The «evolutionary signal» of homoplasy in protein-coding gene sequences and its consequences for a priori weighting in plylogeny // C. R. Acad. Sci. 1998. V. 321. №. 7. Р. 611–620.
  25. Howell N. Evolutionary conservation of protein regions in the proton motive cytochrome b and their possible roles in redox catalysis // J. Mol. Evol. 1989. V. 29. P. 157–169.
  26. Irwin D. M., Kocher T. D., Wilson A. C. Evolution of the cytochrome b gene of mammals // J. Mol. Evol. 1991. V. 32. P. 128–144.
  27. Iwasa M. A., Kostenko V. A., Frisman L. V. and Kartavtseva I. V. Phylogeography of the root vole Microtus oeconomus in Russian Far East: A special reference to comparison between Holarctic and Palaearctic voles // Mammal Study. 2009. V. 34. Р. 123–130. https://doi.org/10.3106/041.034.0301.
  28. Kocher T. D., Thomas W. K., Meyer A., Edwards S. V., Pääbo S., Villablanca F. X., Wilson A. C. Dynamics of mitochondrial DNA evolution in animals: Amplification and sequencing with conserved primers // Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 1989. V. 86. Р. 6196–6200.
  29. Kohli B. A., Fedorov V. B., Waltari E., and Cook J. A. Phylogeography of a Holarctic rodent (Myodes rutilus): testing high-latitude biogeographical hypotheses and the dynamics of range shifts // J. Biogeogr. 2015. V. 42. Р. 377–389. https://doi.org/10.1111/jbi.12433.
  30. McClellan D.A., Palfreyman E. J., Smith M. J., Moss J. L.,Christensen R.G., Sailsbery J. K. Physicochemical evolution and molecular adaptation of the cetacean and artiodactyl cytochrome b proteins // Mol. Biol. Evol. 2005. V. 22. P. 437–455. https://doi.org/10.1093/MOLBEV/MSI028.
  31. Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. N.Y.: Columbia Univ. Press, 1987. 495 р.
  32. Nei M., Kumar S. Molecular evolution and phylogenetic. N.Y.: Oxford Univ. Press, 2000. 333 p.
  33. Petrova T. V., Zakharov E. S., Samiya R., Abramson N. I. Phylogeography of the narrow-headed vole Lasiopodomys (Stenocranius) gregalis (Cricetidae, Rodentia) inferred from mitochondrial cytochrome b sequences: an echo of Pleistocene prosperity // J. Zoolog. System. Evol. Res. 2015. V. 53. P. 97–108. https://doi.org/10.1111/jzs.12082.
  34. Studer G., Rempfer C., Waterhouse A. M. Gumienne R., Haas J., Schwede T. QMEANDisCo – distance constraints applied on model quality estimation // Bioinformatics. 2020. V. 36. № 6. P. 1765–1771. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btz828.
  35. Tamura K., Stecher G., Peterson D., Filipski A., Kumar S. MEGA-6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0.2.74 // Mol. Biol. Evol. 2013. V. 30. Р. 2725–2729. https://doi.org/10.1093/molbev/mst197
  36. Waterhouse A., Bertoni M., Bienert S., Studer G., Tauriello G., Gumienny R. F. T., Heer F. T., de Beer T. A. P., Rempfer C., Bordoli L., Lepore R., Schwede T. SWISSMODEL: Homology modelling of protein structures and complexes // Nucl. Acids Res. 2018. V. 46. P. W296–W303. https://doi.org/10.1093/nar/gky427.
  37. Zardoya R., Meyer A. Phylogenetic performance of mitochondrial protein-coding genes in resolving relationships among vertebrates // Mol. Biol. Evol. 1996. V. 13. № 7. P. 933–942.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема мест сбора проб полевки-экономки центрально-азиатской и берингийской филогрупп (показаны соответственно кружками с черной и белой заливкой); в случае присутствия обеих филогрупп их доля соответствует размеру выделенных секторов. Цифрами обозначены: 1 – пос. Охотск, бас. рек: 2 – Кулу, 3 – Детрин, 4 – Среднекан; 5 – пос. Эвенск, 6 – бас. р. Омолон, 7 – Чаун, 8 – о. Парамушир, 9 – п-ов Камчатка, 10 – о. Талан, 11 – пос. Армань, 12 – о. Недоразумения, 13 – г. Магадан, 14 – Ольская лагуна (14а – пос. Ола, 14б – пос. Атарган, 14в – о. Уратамлян), 15 – Фэрбенкс (Аляска).

Скачать (408KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Доля изоформ энзима цитохром b в выборках полевки-экономки Северо-Востока Азии и Аляски.

Скачать (347KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Аминокислотные замены в изоформах энзима цитохром b у полевок-экономок центрально-азиатской и берингийской филогрупп. Аминокислотные замены представлены относительно последовательности аминокислот изоформы FEcbCA-1. Сайты замен показаны от начала полипептида.

Скачать (579KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ML-филогенетические деревья, построенные по данным об изменчивости нуклеотидной последовательности гена цитохрома b гаплотипов полевки-экономки центрально-азиатской клады, кодирующих изоформу энзима FEcbCA-1 и берингийской клады, кодирующих изоформу FEcbBr-1. В узлах ветвления указаны бутстреп-индексы (> 50%).

Скачать (262KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Гаплотипы гена цитохрома b FEcbCA-1 – FEcbCA-8 особей полевки-экономки. Нуклеотидные замены представлены относительно нуклеотидной последовательности гаплотипа EcbCA-1. Сайты замен показаны от начала гена цитохрома b.

Скачать (756KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Гаплотипы гена цитохрома b FEcbBr-1-особей полевки-экономки. Нуклеотидные замены представлены относительно нуклеотидной последовательности гаплотипа EcbBr-1. Сайты замен показаны от начала гена цитохрома b.

Скачать (445KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Сайты аминокислотных замен в трехмерной структуре цитохрома b полевки-экономки, смоделированной на основе гомологии белков на сервере SWISS-MODEL и визуализированной в сетевой программе iCn3D.

Скачать (318KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025