ЭлБиб

XI Съезд Русского ботанического общества

CPG И CPNPG ЭЛЕМЕНТЫ РИБОСОМАЛЬНОГО КЛАСТЕРА ТАКСОНОВ ОДНОДОЛЬНЫХ

РАСТЕНИЙ РАЗНОГО УРОВНЯ ЭВОЛЮЦИОННОГО РАЗВИТИЯ

Чупов В. С., Пунина Е. О., Мачс Э. М., Родионов А. В.

Ботанический институт им

В. ЛКомарова РАН, г. Санкт-Петербург

Известно, что динуклеотиды CpG и тринуклеотвды CpNpG (где N - любой из четырех нуклеотидов),

в силу склонности, содержащегося в них цитозина к метилированию, играют заметную роль в регуляции

экспрессии генов в онтогенезе. Эти же элементы могут быть “горячими точками” в мутагенезе, так как при

репликации метилированный цитозин легко заменяется на тимин.

С целью выявления возможных механизмов, оказывающих регуляторные воздействия на

эволюционный процесс у растений, нами были предприняты исследования по анализу распределения CpG

и CpNpG элементов в части рибосомального кластера, включающего ITS1, ген 5.8S rRNA и ITS2 в таксонах

филогенетических ветвей

Melanthiales

Liliales

Melanthiales - Iridales -Asparagales.

Был проанализирован

материал,относящийся к 36 родам и 164 видам, представленным в NCBI Gene Bank.

Показано, что в филогенетической линии

Melanthiaceae - Trilliaceae

Liliaceae

числа CpG элементов

в спейсерных участках увеличивается примерно вдвое. В участке, кодирующем 5.8S г RNA прирост

составляет около 10 %.

В настоящее время мы можем дополнить предыдущее сообщение данными о параллельном

увеличении в указанных выше линиях развития содержания CpNpG элементов. В ITS1 их количество на

100 нуклеотидов составляет: в сем.

Melanthiaceae

в среднем 3,4 при разбросе значений от 0,4 до 5;0 в

сем.

Trilliaceae

- среднее значение - 4,5 при разбросе от 2,4 до 6,8; в сем

Liliaceae

среднее - 7,2 разброс

5,6 - 9,2; в семействах наиболее продвинутого порядка Asparagales среднее значение составило 10,0 при

крайних вариантах от 8,0 до 12. По ITS2 эти числа следующие (первое число среднее, в скобках -крайние

значения :

Melanthiaceae

—5,0 (2,8-6,4);

Trilliaceae -

5,4 (3,6-6,8);

Liliaceae -

7,2 (6,0-8,4). В семействах

порядка

Asparagales

: 9,4 (8,4-12,4). Рост количества CpNpG последовательностей в гене 5,8S г RNA, как

и рост количества CpG элементов незначителен. Содержание их у представителей семейства мелантиевых

в среднем 2,8 на 100 нуклеотидов последовательности, у лилейных - 4,0. Данные по семействам порядка

Asparagales

отсутствуют.

Уже давно установлено, что «тотальная» ДНК покрытосеменных растений, как и позвоночных

животных, относится к АТ-богатому типу (Белозерский, Медников, 1971). В то же время различные участки

кодирующих районов генома как животных, так и цветковых растений могут иметь значительные отклонения

от среднего для генома показателя доли dG+dC, образуя так называемые изохоры (Carels et al., 1995).

Крупные блоки dA+dT- и dG+dC-богатых участков ДНК выявляются также при дифференциальной окраске

хромосом флуорохромами. В частности, у многих цветковых растений показана GC-специфичная

флуоресценция районов рРНК генов (Родионов, Пунина, Чупов, 2001).

Рассматриваемый нами локус является участком GC-богатой ДНК, причем рост количества CpG и

CpNpG элементов происходит на фоне общего роста количества остатков гуанина и цитозина. В среднем

это увеличение в спейсерных участках составляет 15-20%. В связи с этим возникает вопрос: является ли

увеличение количества CpG и CpNpG элементов только следствием роста числа остатков цитозина и

гуанина, или на него имеют влияние и какие-либо другие факторы? Поэтому также было интересно

рассмотреть распределение по таксонам отношения количеств CpG/GpC. Оказалось, что форма этого

распределения значительно отличается от более или менее монотонного роста количеств каждого из этих

динуклеотидов в отдельности. Это может указывать на существование внешних (условия среды обитания,

отбор), или внутренних (авто-биохимических, цитогенетических, организменных) механизмов контроля

над количеством важных для течения мутационного процесса элементов.

Работа финансировалась из средств грантов РФФИ

02-04-49896, РФФИ № 03-04-49477 и

программой РАН «Фундаментальные основы управления биологическими ресурсами».

ЛИТЕРАТУРА

Белозерский А.Н„ Медников БМ.

Нуклеиновые кислотыи систематикаорганизмов//Природа, 1971.-№8.-С. 9-12.

РодионовА.В., ПунинаК О., ЧуповВ.С.

Эволюцияблочнойорганизациихромосомрастений

Биологическиемембраны,

2001. - Т. 18, №3. - С. 240-248.

Carels N,t Barakat A.,Bernardi G.

The gene distribution ofthe maize genome

ProcNatl Acad Sci U SA, 1995.

- '

Vol. 21,

№92 (24). - P. 11057-11060.

290

Электронная Научная СельскоХозяйствен ая Библиотека