Èíôîðìàöèîííûå ïðîöåññû, Òîì 9, 1, 2009, ñòð. 3033. c 2009 Ñåëèâåðñòîâ, Ëþáåöêèé. ÒÅÎÐÈß È ÌÅÒÎÄÛ ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÈ Ñîâìåñòíàÿ ðåãóëÿöèÿ áåëêîâ, ãîìîëîãè÷íûõ ðóáðåäîêñèíó, ó äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé è ïàðàçèòîâ Piroplasmida À.Â. Ñåëèâåðñòîâ, Â.À. Ëþáåöêèé Èíñòèòóò ïðîáëåì ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè èì. À.À. Õàðêåâè÷à ÐÀÍ, 127994, Ìîñêâà, Áîëüøîé Êàðåòíûé ïåðåóëîê, 19, e-mail: slvstv@iitp.ru, lyubetsk@iitp.ru Ïîñòóïèëà â ðåäêîëëåãèþ 01.04.2009 ÀííîòàöèÿÐàññìîòðåí êëàññ îðòîëîãè÷íûõ áåëêîâ, ñîäåðæàùèõ æåëåçîñåðîöåíòð, ãîìî- ëîãè÷íûõ ðóáðåäîêñèíó. Ïðåäñêàçàíà ðåãóëÿöèÿ ýêñïðåññèè ñîîòâåòñâóþùèõ ãåíîâ äëÿ äâóõ äàë¼êèõ òàêñîíîìè÷åñêèõ ãðóïï: äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé è ïàðàçèòîâ Piroplasmida. 1. ÂÂÅÄÅÍÈÅ Ðóáðåäîêñèí ñîäåðæèò æåëåçîñåðîöåíòð, â êîòîðîì àòîì æåëåçà êîîðäèíèðóåòñÿ ÷åòûðüìÿ îñòàòêàìè öèñòåèíà, âõîäÿùèìè â ñîñòàâ êîíñåðâàòèâíîãî äîìåíà. Ýòîò äîìåí âñòðå÷àåòñÿ â ñîñòàâå ìíîãèõ áåëêîâ.  ÷àñòíîñòè, â öèàíåëè ó Cyanophora paradoxa åñòü ðóáðåðèòðèí, òàêæå âêëþ÷àþùèé ãîìîëîãè÷íûé äîìåí. Ìíîãî÷èñëåííûå ãîìîëîãè ðóáðåäîêñèíà íàéäåíû ó áàêòåðèé è ó ïðîñòåéøèõ. Èíîãäà àòîì æåëåçà çàìåíÿåòñÿ íà êîáàëüò, íèêåëü èëè öèíê. Ìû ðàññìàòðèâàåì ãèïîòåòè÷åñêóþ ðåãóëÿöèþ ýêñïðåññèè ãåíîâ, êîäèðóþùèõ îðòîëîãè÷íûå â ñòðîãîì ñìûñëå áåëêè, ðîäñòâåííûå ðóáðåäîêñèíó. Ýòîò êëàññ îðòîëîãè÷íûõ áåëêîâ îáíàðóæåí â ÿäåðíûõ ãåíîìàõ èç äâóõ äàë¼êèõ òàêñîíîìè÷åñêèõ ãðóïï: ó äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé è ïàðàçèòîâ Piroplasmida. Èíòåðåñ ê èçó÷åíèþ Piroplasmida îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî ðàçëè÷íûå âèäû ðîäîâ Theileria è Babesia ïåðåíîñÿòñÿ èêñîäîâûìè êëåùàìè è âûçûâàþò çà- áîëåâàíèÿ êðóïíîãî ðîãàòîãî ñêîòà, [1].  [2] îòìå÷àåòñÿ áëèçîñòü ãåíîìîâ Piroplasmida. 2. ÌÀÒÅÐÈÀËÛ Ëîêóñû, ñîäåðæàùèå ðàññìàòðèâàåìûå ãåíû, ïåðå÷èñëåíû íà ðèñ. 1. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòè ÄÍÊ âçÿòû èç ÃåíÁàíêà. Âèä Bacillariophyta Piroplasmida Õðîìîñîìà Ëîêóñ Ãåí CCMP1335 1 AAFD02000002 íåò àííîòàöèè CCMP1335 14 AAFD02000024 íåò àííîòàöèè 30 ABQD01000093 íåò àííîòàöèè 1 NC 010575 BBOV I004860 3 AAGK01000005 TP03 0527 3 NC 011100 íåò àííîòàöèè Thalassiosira pseudonana Thalassiosira pseudonana Phaeodactylum tricornutum Babesia bovis Theileria parva Theileria annulata T2Bo CCAP 1055/1 Ðèñ. 1. Âèäû è ëîêóñû, ñîäåðæàùèå ïîïàðíî îðòîëîãè÷íûå ãåíû, êîäèðóþùèå áåëêè èç ðàññìàòðèâàåìîãî ïîäñåìåéñòâà ãîìîëîãîâ ðóáðåäîêñèíà. Ãåíû, íå èìåþùèå àííîòàöèè, áûëè îïðåäåëåíû ïîñðåäñòâîì âûðàâíèâàíèÿ. Íåêîòîðûå ëîêóñû íå èìåþò àííîòàöèè, ñîîòâåòñòâóþùèå ãåíû ïðåäñêàçàíû íàìè íà îñíîâàíèè âûðàâíèâàíèÿ àìèíîêèñëîòíûõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé è ôîðìàëüíî òðàíñëèðîâàííîé ÑÎÂÌÅÑÒÍÀß ÐÅÃÓËßÖÈß ÁÅËÊΠ31 ÄÍÊ. Èñïîëüçîâàíà ïðîãðàììà tblastn. Àííîòàöèÿ ïîäòâåðæäåíà ñ ïîìîùüþ áàçû Pfam. Òàêæå áûëè ðàññìîòðåíû ãåíîìû äðóãèõ ïðîñòåéøèõ, äîñòóïíûå â ÃåíÁàíêå. Îðòîëîãè÷íûå áåëêè ëèáî íå íàéäåíû ó ïðåäñòàâèòåëåé áëèçêèõ ðîäîâ (ó Toxoplasma gondii), íóêëåîìîðôàõ ó Cryptosporidium parvum, Plasmodium ëèáî çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþòñÿ (ó Guillardia theta è Trichomonas vaginalis, Entamoeba spp., spp., â Hemiselmis andersenii). 3. ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ Ãîìîëîãè ðóáðåäîêñèíà ó Phaeodactylum, Thalassiosira, Theileria è Babesia âêëþ÷àþò êîíñåð- âàòèâíûé äîìåí ñ äâóìÿ ïàðàìè îñòàòêîâ öèñòåèíà, ïðåäïîëîæèòåëüíî ôîðìèðóþùèõ æåëåçîñåðîöåíòð (ðèñ. 2). Îðòîëîãè÷íûå ãåíû íå îáíàðóæåíû ó äðóãèõ âèäîâ, ñîäåðæàùèõ äàë¼êèå ãîìîëîãè ðóáðåäîêñèíà. Âèä Thalassiosira pseudonana Thalassiosira pseudonana Phaeodactylum tricornutum Babesia bovis Theileria parva Theileria annulata Õðîìîñîìà Äîìåí AKECQKCGYVLFIAPGRESKFFSPSFQCPQCGAPKRQF AYSCKTCGATIFIARHREWFFKGGNTECTNCGAPQPLA VYECGECGYTLFVAQGRESKFFGTGFKCPECGAAKKQF RYQCTGCGFTIFPAKNREERFFSSSFTCPNCGAAKNKF RYQCTSCGYVIFPARNREEKFFSESFTCPNCGSPRSKF RYQCTSCGYVIFPARNREEKFFSESFTCPNCGSPRSKF 1 14 30 1 3 3 Ðèñ. 2. Äîìåíû, õàðàêòåðíûå äëÿ æåëåçîñåðîöåíòðà ðóáðåäîêñèíà, ó ðàññìàòðèâàåìûõ áåëêîâ. Óâåëè÷åííûì øðèôòîì âûäåëåíû îñòàòêè öèñòåèíà, êîîðäèíèðóþùèå àòîì ìåòàëëà.  50 -ëèäåðíûõ îáëàñòÿõ ïåðåä ýòèìè ãåíàìè, íàéäåí êîíñåðâàòèâíûé ó÷àñòîê, íàçûâàåìûé íèæå ñèãíàëîì (ðèñ. 3). Ó Piroplasmida ñèãíàë íàéäåí íåäàëåêî îò ïðåäïîëàãàåìîãî èíèöèèðóþùåãî êîäîíà. Ñîîòâåòñòâóþùèå ðàññòîÿíèÿ ñîñòàâëÿþò âñåãî è 33 16 ïàð îñíîâàíèé äëÿ B. bovis ïàðû îñíîâàíèé äëÿ Theileria spp. Ðàññìàòðèâàåìûé ñèãíàë íå îáíàðóæåí â 50 -ëèäåðíûõ îáëàñòÿõ ãåíîâ, êîäèðóþùèõ ãîìîëîãè ðóáðåäîêñèíà ó äðóãèõ âèäîâ. Âèä Thalassiosira pseudonana Thalassiosira pseudonana Phaeodactylum tricornutum Babesia bovis Theileria parva Theileria annulata Ðèñ. 3. Ñèãíàëû â Õðîìîñîìà 50 -ëèäåðíûõ Äîìåí TCAATCCTGCCATCCACATCATAAAGTCCTCCTCAGA GCAATAATTCAAAACACACAATGCGACACGTACCCCA TCACACTTGCCAATCAATCGCTTCAACCTCAAGGAGA ACCTCGATGCCCTACAGAT=ATAGAATCTAGGCGGCA TTGGTAAAGTTACACACCCGATAGAATCCCCAGGGCA TCAGTAATGTTACACACCCAATAGAATCCCCAGGACA 1 14 30 1 3 3 îáëàñòÿõ ãåíîâ, êîäèðóþùèõ ãîìîëîãè ðóáðåäîêñèíà. Ïîèñê ïî îáðàçöó ïîêàçàë, ÷òî â ãåíîìå Th. parva ó÷àñòêè, ãîìîëîãè÷íûå ïðåäñòàâëåííîìó ñèãíàëó, âñòðå÷àþòñÿ âî ìíîãèõ ìåñòàõ ãåíîìà. Îäíàêî îíè íå ëåæàò â áëèæå 1000 îáëàñòÿõ íóêëåîòèäíûõ ïàð îò èíèöèèðóþùèõ êîäîíîâ êàêèõ-ëèáî ãåíîâ, îòìå÷åííûõ â àííîòàöèÿõ. Èñêëþ÷åíèÿ ñîñòàâëÿþò ãèïîòåòè÷åñêèå ãåíû ôîñôîðèëèðóþùóþ áåëêè) è 45 50 -ëèäåðíûõ TP03 0819 ó Th. parva. TP01 1105 Ïåðåä ãåíîì (êîäèðóþùèé êèíàçó, TP01 1105 ñèãíàë îòäåë¼í ïàðàìè îñíîâàíèé îò 50 -êðàÿ ìÐÍÊ è íàõîäèòñÿ âíå òðàíñêðèáèðóåìîé îáëàñòè, ñîãëàñíî àííîòàöèè. Îäíàêî ñèãíàë ïåðåä ãåíîì TP03 0819 çàìåòíî îòëè÷àåòñÿ, à ñàì ýòîò ãåí íå èìååò ãîìîëî- ãîâ ó äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé. Íàïðîòèâ, áëèçêèå ñèãíàëû ïåðåä ãèïîòåòè÷åñêèìè êèíàçàìè, ôîñôîðèëèðóþùèìè áåëêè ïî òèðîçèíó, ïðîñëåæèâàåòñÿ ó âñåõ ðàññìîòðåííûõ äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé è ó Piroplasmida. Îäíàêî ñèãíàë ïåðåä ãåíàìè êèíàç ìåíåå êîíñåðâàòèâåí, à ñàìè ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÛÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ ÒÎÌ 9 1 2009 32 ÑÅËÈÂÅÐÑÒÎÂ, ËÞÁÅÖÊÈÉ êèíàçû íå ÿâëÿþòñÿ îðòîëîãàìè äðóã äëÿ äðóãà. Ïîýòîìó âîïðîñ î ïðèñóòñòâèè ñèãíàëà ïåðåä ãåíàìè, êîäèðóþùèìè êèíàçû, îñòà¼òñÿ îòêðûòûì. 4. ÎÁÑÓÆÄÅÍÈÅ Ïåðåä ãåíîì TP01 1105, êîäèðóþùèì ôîñôîðèëèðóþùóþ áåëêè êèíàçó, ñèãíàë íàõîäèò- ñÿ âíå òðàíñêðèáèðóåìîé îáëàñòè âáëèçè ñàéòà èíèöèàöèè òðàíñêðèïöèè. Òàêîå ïîëîæåíèå õàðàêòåðíî äëÿ ñàéòà ñâÿçûâàíèÿ òðàíñêðèïöèîííîãî ôàêòîðà ñ ÄÍÊ.  îñòàëüíûõ ñëó÷àÿõ ãðàíèöû òðàíñêðèáèðóåìûõ îáëàñòåé íå áûëè îïðåäåëåíû. Äëÿ ðóáðåäîêñèíîâ ó Piroplasmida ñèãíàë íàéäåí íåäàëåêî îò ïðåäïîëàãàåìîãî èíèöèèðóþùåãî êîäîíà. Òàêîå ðàñïîëîæåíèå íå ïðîòèâîðå÷èò ãèïîòåçå, ÷òî ñèãíàë ñâÿçàí ñ ðåãóëÿöèåé òðàíñêðèïöèè. Îäíàêî çíà÷èòåëüíîå ðàçëè÷èå â ïîëîæåíèè ñèãíàëà îòíîñèòåëüíî ãåíîâ, êîäèðóþùèõ ðóáðåäîêñèí è êèíàçó, ãîâîðèò î òîì, ÷òî õàðàêòåð âîçìîæíîé ðåãóëÿöèè ýêñïðåññèè êèíàç îòëè÷àåòñÿ îò òàêîâîãî äëÿ ðóáðåäîêñèíà. Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ðóáðåäîêñèí ó òåõ âèäîâ, ãäå åãî ýêñïðåññèÿ ðåãóëèðóåòñÿ, ñëóæèò äëÿ ñâÿçûâàíèÿ íå æåëåçà, à äðóãèõ äðóãèõ ìåòàëëîâ. Íà ýòî óêàçûâàåò è çíà÷èòåëüíîå îòëè÷èå ìíîãèõ àáñîëþòíî êîíñåðâàòèâíûõ àìèíîêèñëîòíûõ îñòàòêîâ èç ðàññìàòðèâàåìûõ äîìåíîâ îò ñîîòâåòñòâóþùèõ ïîçèöèé ó áîëüøèíñòâà ãîìîëîãîâ ðóáðåäîêñèíà. Íàøå èññëåäîâàíèå ïîçâîëÿåò ëó÷øå ïîíÿòü ïðîèñõîæäåíèå ïëàñòèä ó Piroplasmida. Èçâåñòíî, [3, 4], ÷òî ïëàñòèäû ó âñåõ Apicomplexa, âêëþ÷àÿ Piroplasmida, è ó äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé áëèçêè ê ïëàñòèäàì áàãðÿíêîâûõ âîäîðîñëåé, îò êîòîðûõ, âåðîÿòíî, îíè ïðîèçîøëè â ðåçóëüòàòå âòîðè÷íîãî ýíäîñèìáèîçà. Íàìè æå îáíàðóæåíû áëèæàéøèå îðòîëîãè ñ îáùåé ðåãóëÿöèåé â ÿäðàõ ó ýòèõ âèäîâ. Âåðîÿòíî, ðàññìàòðèâàåìûå ãåíû, õîòÿ è êîäèðóþòñÿ â ÿäðå, ôóíêöèîíàëüíî ñâÿçàíû ñ ïëàñòèäàìè. Áîëåå òîãî, îíè èìåþò îáùåå ïðîèñõîæäåíèå ñ ïëàñòèäàìè. Ðåãóëÿöèÿ ãåíîâ, êîäèðóþùèõ ãîìîëîãè ðóáðåäîêñèíà, íàéäåíà ó òåõ âèäîâ, ó êîòîðûõ â ïëàñòèäàõ ëèáî îòñóòñòâóåò ñàì ãåí ycf24, ëèáî îòñóòñòâóåò ðåãóëÿöèÿ ãåíà äëÿ áëèçêèõ âèäîâ, [5]. Íàïîìíèì, ÷òî ãåí ycf24 ycf24, õàðàêòåðíàÿ êîäèðóåò ôåðìåíò SufB, âàæíûé äëÿ ôîðìè- ðîâàíèÿ æåëåçîñåðîöåíòðîâ ó äðóãèõ áåëêîâ, [6, 7]. Òàêèì îáðàçîì, ïðåäñêàçàííàÿ ðåãóëÿöèÿ ýêñïðåññèè ãåíà, êîäèðóþùåãî áåëîê ñ æåëåçîñåðîöåíòðîì, çàìåíÿåò ó äèàòîìîâûõ âîäîðîñëåé è Piroplasmida ðåãóëÿöèþ ýêñïðåññèè ãåíà, ó÷àñòâóþùåãî â ôîðìèðîâàíèè æåëåçîñåðîöåíòîðîâ. Ðàáîòà ïîääåðæàíà ãðàíòîì Ìåæäóíàðîäíîãî íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî öåíòðà (3807). ÑÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ 1. Þ.Ñ. Áàëàøîâ. Èêñîäîâûå êëåùè ïàðàçèòû è ïåðåíîñ÷èêè èíôåêöèé. ÑÏá.: Íàóêà, 1998. 2. K.A. Brayton, A.O.T.Lau, D.R.Herndon, L.Hannick, L.S.Kappmeyer, et al. Genome sequence of Babesia bovis and comparative analysis of Apicomplexan hemoprotozoa. PLoS Pathogens. 2007, 3, e148. 3. C. Lemieux, C. Otis, M. Turmel. A clade uniting the green algae Mesostigma viride and Chlorokybus atmophyticus represents the deepest branch of the Streptophyta in chloroplast genome-based phylogenies. BMC Biology, 2007, 5(2), 117. 4. S. Li, T. Nosenko, J.D. Hackett, D. Bhattacharya. Phylogenomic Analysis Identies Red Algal Genes of Endosymbiotic Origin in the Chromalveolates Mol. Biol. Evol., 2006, 23(3), 663674. 5. Ò.À. Ñàäîâñêàÿ, À.Â. Ñåëèâåðñòîâ. Àíàëèç 5'-ëèäåðíûõ îáëàñòåé â ïëàñòèäàõ ó ïðîñòåéøèõ òèïà Apicomplexa è ó êðàñíûõ âîäîðîñëåé. Ìîëåêóëÿðíàÿ áèîëîãèÿ, 2009, 43, â ïå÷àòè. 6. K. Rangachari, C.T. Davis, J.F. Eccleston, E.M.A. Hirst, J.W. Saldanha, M. Strath, R.J.M. Wilson. SufC hydrolyzes ATP and interacts with SufB from Thermotoga maritima. FEBS Letters, 2002, 514, 225228. ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÛÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ ÒÎÌ 9 1 2009 ÑÎÂÌÅÑÒÍÀß ÐÅÃÓËßÖÈß ÁÅËÊΠ33 7. J.F. Eccleston, A. Petrovic, C.T. Davis, K. Rangachari, R. J. M. Wilson (Iain). The kinetic mechanism of the SufC ATPase. J. Biol. Chem, 2006, 281, 83718378. ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÛÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ ÒÎÌ 9 1 2009