ЧИСЛО ГОМОЛОГОВ НЕКОТОРЫХ ФЕРМЕНТОВ БИОСИНТЕЗА ТРИПТОФАНА У РАСТЕНИЙ КОРРЕЛИРУЕТ С ДОЛЕЙ БЕЛКОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ТРАНСКРИПЦИЕЙ

Путь биосинтеза триптофана (ПБТ) универсален у большинства известных организмов, хотя и отсутствует у животных и некоторых эубактерий. У растений этот путь консервативен, но для разных видов наблюдается различное количество паралогов ферментов,участвующих в этом пути. В настоящей работе исследована возможная роль изменения числа паралогов ПБТ в процессе эволюции. Для этого проведена идентификация паралогов ферментов этого пути в известных полногеномных последовательностях и оценена статистическая связь между числом паралогов ПБТ и сложностью организмов. Показано, что сложность организмов достоверно коррелирует с числом гомологов ферментов синтеза триптофана у растений как для всех гомологов ферментов этого пути суммарно, так и для гомологов трех из шести ферментов этого пути ASA/ASB, PAI и IGPS. Выявленные зависимости могут быть обусловлены тем, что рост сложности организации растений и увеличение числа гомологов ферментов синтеза триптофана являются механизмами эволюционной адаптации к изменчивым условиям наземной среды обитания.

1. Картель Н.А., Макеева Е.Н., Мезенко А.М. Генетика = Genetics: энциклопедический словарь. Минск: Беларус навука, 2011. 758 с.

2. Колчанов Н.А., Суслов В.В., Гунбин К.В. Моделирование биологической эволюции: регуляторные генетические системы и кодирование биологической организации // Информационный вестник ВОГИC. 2004. Т. 8. № 2. C. 86–99.

3. Bohlmann J., DeLuca V., Eilert U., Martin W. Purification and cDNA cloning of anthranilate synthase from Ruta graveolens: modes of expression and properties of native and recombinant enzymes // Plant J. 1995. V. 7. No. 3. P. 491–501.

4. Feliner G.N., Rossello J.A. Concerted evolution of multigene and homoelogous recombination families. Plant genome diversity. Springer Wein Heidelberg, N. Y., Dordrecht, London, 2012. 171 p.

5. Huson D.H., Bryant D. Application of phylogenetic networks in evolutionary studies // Mol Biol Evol. 2006. V. 23. No. 2. P. 254–267.

6. Katoh K., Toh H. Recent developments in the MAFFT multiple sequence alignment program // Brief Bioinform. 2008. V. 9. No. 4. P. 286–298.

7. Lamesch P., Berardini T.Z., Li D. et al. The Arabidopsis Information Resource (TAIR): improved gene annotation and new tools // Nucleic Acids Res. 2012. V. 40. P. D1202–D1210.

8. Lang D., Weiche B., Timmerhaus G. et al. Genome-wide phylogenetic comparative analysis of plant transcriptional regulation: a timeline of loss, gain, expansion, and correlation with complexity // Genome Biol. Evol. 2010. V. 19. No. 2. P. 488–503.

9. Last R.L., Bissinger P.H., Mahoney D.J. et al. Tryptophan mutants in Arabidopsis: the consequences of duplicated tryptophan synthase beta genes // Plant Cell. 1991. V. 3. No. 4. P. 345–358.

10. Marchler-Bauer A., Zheng C., Chitsaz F. et al. CDD: conserved domains and protein three-dimensional structure // Nucleic Acids Research. 2013. V. 41. Р. D348–D352.

11. Niyogi K.K., Fink G.R. Two anthranilate synthase genes in Arabidopsis: defense-related regulation of the tryptophan pathway // Plant Cell. 1992. V. 4. No. 6. Р. 721–733.

12. Radwanski E.R., Last R.L. Tryptophan biosynthesis and metabolism: biochemical and molecular genetics // Plant Cell. 1995. V. 7. Р. 921–934.

13. Richardson A.O., Palmer J.D. Horizontal gene transfer in plants // Journal experimental Botany. 2007. V. 58. No. 1. P. 1–9.

14. Teichmann S.A., Babu M.M. Gene regulatory network growth by duplication // Nat Genet. 2004. V. 36. No. 5. Р. 492–496.

15. Tozawa Y., Hasegawa H., Terakawa T., Wakasa K. Characterization of rice anthranilate synthase alpha-subunit genes OASA1 and OASA2. Tryptophan accumulation in transgenic rice expressing a feedback-insensitive mutant of OASA1 // Plant Physiol. 2001. V. 126. No. 4. P. 1493–1506.

16. Van Bel M., Proost S., Wischnitzki E. et al. Dissecting plant genomes with the PLAZA comparative genomics platform // Plant Physiology. 2012. V. 158. No. 2. P. 590–600.

17. Vogel C., Chothia C. Protein family expansions and biological complexity // PLoS Comput Biol. 2006. V. 2. No. 5. Р. e48.

18. Zhao Y. Auxin biosynthesis: a simple two-step pathway converts tryptophan to indole-3-acetic acid in plants // Mol. Plant. 2012. V. 5. No. 2 P. 334–338.