Биологические науки / Молекулярная биология

Студентка Готьманова М.Н., ассистент каф. биологии Черноус Е.А.

Белорусский государственный медицинский университет, Беларусь

АНАЛИЗ СТРАТЕГИИ КОДИРОВАНИЯ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ БЕЛКОВ ЧЕЛОВЕКА И ТРИХИНЕЛЛЫ

Одно из характернейших паразитарных заболеваний на территории Республики Беларусь - трихинеллез. При трихинеллезе особые интерес представляют коэволюционные механизмы в системе «паразит-хозяин» на молекулярно-генетическом уровне. Нами было выдвинуто предположение о сходстве стратегий кодирования митохондриальных белков (геном митохондрий высоко консервативен и относительно прост в изучении) человека и трихинеллы.

Цель: сравнить стратегии кодирования митохондриальных белков человека и трихинеллы;

Задачи: анализ следующих показателей: 1) Содержание ГЦ-кодонов;

2) Содержание ГЦ3-кодонов; 3) Частота использования ПТК; 4) Доля аминокислот групп GARP и FYMINK.

Материалы и методы: нуклеотидные последовательности, взятые с сайта National Center for Biotechnology information, программы Mega5, пакет программ Microsoft Excel. Для определения достоверности различий использовался критерий Стьюдента.

Результаты исследования представлены в таблице:

	H.S.			T.S.			C.E.
	GC	GC3	PTC	GC	GC3	PTC	GC	GC3	PTC
ND1	47,7±1,62^2,3	51,8±2,8^2,3	32,1±2,6^2	35,5±1,60^1,3	31,3±2,68^1,3	21,3±2,4^1,3	26,3±1,83^1,2	14,6±2,55^1,2	28,7±3,3^2
ND2	43±1,53^2,3	47,3±2,68^2,3	33,1±2,5	35,3±1,60^1,3	31,8±2,71^1,3	24,7±2,5	19,8±1,37^1,2	15,5±2,16^1,2	31,8±2,8
ND3	40,2±2,64^2,3	42,6±4,61^3	35,7±4,5^2	29,7±2,44^1,3	31,6±4,30^3	20,5±3,8^1	20,6±2,20^1,2	14,3±3,31^1,2	30,4±4,3
ND4	44,2±1,34^2,3	45,7±2,32^2,3	35,7±2,2	38,7±1,39^1,3	43,7±2,44^1,3	26,9±2,0	22,2±1,18^1,2	11,5±1,58^1,2	28,0±2,2
ND4L	43,1±2,87^3	45,5±5,00^3	25,3±43,5	36,6±3,07^3	41,4±5,44^3	23,2±4,6	18,3±2,53^1,2	12,8±3,78^1,2	23,1±4,8
ND5	45±1,17^2,3	49,5±2,03^2,3	29,3±1,8	38,2±1,23^1,3	40,4±2,15^1,3	21,6±1,8	19,7±2,10^1,2	15,8±1,57^1,2	26,1±4,0
ND6	42,7±2,16^2,3	52,6±3,77^2,3	30,3±3,5^2,3	28,3±3,6^1,3	28,6±3,61^1,3	24,2±3,4^1	19,8±2,03^1,2	10,2±2,68^1,2	28,1±4,0^1
COX1	46,2±1,27^2,3	47,1±2,2^2,3	31,1±2,0^2	37,6±1,23^1,3	30,1±2,02^1,3	17,5±1,6^1,3	29,7±1,15^1,2	13,3±1,47^1,2	25,7±1,9^2
COX2	46,2±1,91^2,3	48,3±3,31^2,3	31,1±3,0	36,5±1,85^1,3	30,5±3,06^1,3	25,2±2,9	25,9±1,66^1,2	9,9±1,96^1,2	31,9±3,1
COX3	46,6±1,78^2,3	47,1±3,1^2,3	34,9±3,0^2,3	34,9±1,71^1,3	28,7±2,82^1,3	20,5±2,5^1	27,9±1,62^1,2	16,4±2,31^1,2	25,0±2,7^1
COB	57,1±1,8^2,3	66,2±3,00^2,3	41,8±3,0^2	35,7±1,43^1,3	38,5±3,93^1,3	17±3,0^1,3	26,2±1,32^1,2	15,7±1,88	29,7±2,4^2

Цифрами обозначено достоверное различие (p<0,05) по сравнению с: 1 – Homo sapiens, 2 – Trichinella spiralis, 3 – Caenorhabditis elegans.

1) GC-насыщенность в мРНК, кодирующей митохондриальные белки:

Наибольшая GC-насыщенность наблюдается у человека, средняя – у трихинеллы, наименьшая – у цианорабдитис. GC-насыщенность мРНК человека более сходна с таковой у трихинеллы, чем у цианорабдитис. У человека и трихинеллы достоверное различие (p<0,05) GC-насыщенности мРНК по 10 из 11 белков, у трихинеллы и цианорабдитис - по всем белкам. 2)Максимальная доля ГЦ3-кодонов наблюдается у человека, средняя – у трихинеллы, у цианорабдитис – минимальная. По этому показателю мРНК человека более сходна с мРНК трихинеллы, чем цианорабдитис. Зависимость между GC-насыщенностью и долей GC3-кодонов:

У человека с трихинеллой наблюдается большее сходство зависимостей между долей GC3-кодонов и GC-насыщенностью мРНК, чем с цианорабдитис.

3) Зависимость между частотой использования претерминальных кодонов и GC-насыщенностью мРНК:

Между GC-содержанием мРНК и долей ПТК обнаружена недостоверная корреляционная связь. Наши предположения не подтвердились, что, вероятно, является следствием того, что таблица генетического кода для позвоночных и беспозвоночных не одинакова.

4) Доля аминокислот групп а) GARP и б) FYMINK:

	H.S.		T.S.		C.El.
	GARP	FYMINK	GARP	FYMINK	GARP	FYMINK
ND1	21,4±2,3	28±2,52	14,7±2,05*	34,1±2,74	14±2*	39,5±2,87*
ND2	17,3±2,03	32,6±2,52	7,8±1,56*	30,2±2,67	5±1,3*	46,1±2,97*
ND3	18,3±3,61	30,4±4,27	9,5±2,72	44±4,61*	8,1±2,59*	45,9±4,73*
ND4	16,1±1,7	29±2,12	14,6±1,74	25,1±2,14	10,8±1,53*	42,3±2,44*
ND4L	16,3±1,72	30,6±4,46	11,1±3,49	29,6±5,07	6,5±2,81*	53,3±5,69*
ND5	18,31,57	31±1,88	14,1±1,53	29,5±2,0	9,1±1,25*	43,3±2,16*
ND6	25,3±3,3	27±3,37	8,3±2,21*	43,6±3,97*	7,8±2,2*	44,5±4,14*
COX1	24±1,89	31,2±2,05	20,4±1,78	33,1±2,08	18,7±1,7*	30,9±2,02
COX2	20,3±2,67	27,3±2,96	13,8±2,3	30,2±3,06	13,4±2,24	32,9±3,09
COX3	20±2,48	26,1±2,7	12,8±2,08*	32,3±2,92	14,9±2,23	36,1±3,01*
COB	20,8±2,09	31,5±2,39	13±1,7	32,3±2,92	14,9±1,85*	37,3±2,51

Символом * обозначено достоверное различие Trichinella spiralis и Coenorhabditis elegans по сравнению с Homo sapiens.

А) Содержание аминокислот группы GARP у человека и трихинеллы статистически неразличимо по 7 из 11 белков, у человека и цианорабдитис по 2. График зависимости между GC-насыщенностью мРНК и долей GARP:

С увеличением GC-насыщенности наблюдается линейное увеличение доли GARP. Между содержанием GARP и GC-насыщенностью цианорабдитис и трихинеллы существуют достоверные сильные корреляционные связи. Б) Содержание аминокислот группы FYMINK у человека и трихинеллы статистически неразличимо по 9 из 11 белков, у человека и цианорабдитис – по 3. Графики зависимости между GC-насыщенностью и долей FYMINK:

При увеличении GC-содержания у трихинеллы и цианорабдитис происходит линейное падение доли FYMINK. Между содержанием FYMINK и GC-насыщенностью мРНК цианорабдитис и трихинеллы существуют достоверные сильные обратные корреляционные связи.

Выводы: 1) ГЦ-насыщенность, доля ГЦ3-кодонов в мРНК более сходны у человека с трихинеллой, чем с цианорабдитис; 2) Зависимости между долей ГЦ3-кодонов и ГЦ-насыщенностью у человека и трихинеллы сходны; 3) Содержание аминокислот групп GARP и FYMINK статистически менее различимо у человека и трихинеллы, чем у цианорабдитис и человека.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Бутвиловский, А. В. Основные методы молекулярной эволюции: монография / А.В. Бутвиловский, Е.В. Барковский, В.Э. Бутвиловский, В.В. Давыдов, Е.А. Черноус, В.В. Хрусталев; под общ. ред. Е. В. Барковского. – Мн.: Белпринт, 2009. – 216 с. 2. MEGA 4: Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) software version.