Организация генома медоносной пчелы APIS MELLIFERA

Авторы:
Ильясов Р.А. , Поскряков А.В. , Николенко А.Г.
Название:
Организация генома медоносной пчелы APIS MELLIFERA
Страницы:
97-99
скачано
24 раз(а)


В статье представлен анализ ядерного и митохондриального геномов медоносной пчелы Apis mellifera в сравнении с геномом плодовой мушки Drosophila melanogaster. Ядерный геном медоносной пчелы размером около 245 млн. п. н. распределен между 16 хромосомами и содержит около 10 тыс. генов. Митохондриальный геном медоносной пчелы размером около 16 тыс. п. н. расположен в митохондриях и содержит 35 генов. Несмотря на полное секвенирование ядерного и митохондриального геномов медоносной пчелы, функции многих генов и локусов еще до конца не раскрыты.
Ядерный геном медоносной пчелы Apis mellifera размером 246 927 000 п.н. подразделен на 16 хромосом и содержит 10 157 генов (доступ в Генбанке AADG00000000) [Weinstock, 2006; Whitfield 2006], митохондриальный геном размером 16 343 п.н. представлен кольцевой молекулой ДНК и содержит 35 генов (доступ в Генбанке NC_001566) [Crozier Crozier, 1993] (рис. 1).
Рисунок 1. Ядерный геном медоносной пчелы Apis mellifera, представленный 16 хромосомами, и митохондриальный геном, представленный митохондриями.
Все 16 хромосом медоносной пчелы A. mellifera характеризуются разными размерами и количеством генов (табл. 1) [Crozier Crozier, 1993].
Ядерный и митохондриальный геномы A. mellifera отличаются от Drosophila melanogaster высоким содержанием А+Т. Так ядерный геном у A. mellifera содержит 67% A+T и 33% G+C, у D. melanogaster - 58% A+T и 42% G+C. Митохондриальный геном у A. mellifera содержит 85% A+T и 15% G+C, у D. melanogaster - 79% A+T и 21% G+C [Jukes, Bhushan, 1986].
Ядерный и митохондриальный геномы A. mellifera характеризуются большей пространственной гетерогенностью A+T богатых участков, более высоким содержанием CpG островков и отсутствием транспозонов наиболее распространенных семейств по сравнению с D. melanogaster. Гены ядерного генома A. mellifera характеризуются высоким содержанием G+C, но имеют тенденцию располагаться в A+T богатых доменах. В белок кодирующих генах митохондриального генома A. mellifera А+Т приходятся в основном на второй и третьей позиции кодона [Weinstock, 2006; Whitfield 2006].
Структура и расположение большинства сходных генов ядерного и митохондриального геномов A. mellifera отличаются от D. melanogaster. В митохондриальном геноме A. mellifera 11 генов тРНК имеют смещенное положение по сравнению с D. melanogaster. Генетичекий код митохондриальной ДНК A. mellifera сходен с D. melanogaster, но антикодоны двух тРНК отличаются [Weinstock, 2006; Whitfield 2006].
Гены ядерного генома A. mellifera, отвечающие за циркадные ритмы, интерференцию РНК (RNAi) и метилирование ДНК имеют больше сходства с генами позвоночных, чем с D. melanogaster. Это можно объяснить параллельной эволюцией некоторых генов в ходе адаптации к условиям среды обитания. Геном A. mellifera содержит меньше генов естественного иммунитета, ферментов детоксикации, белков кутикулы и вкусовых рецепторов по сравнению с D. melanogaster. Однако A. mellifera содержит новые гены, связанные с обонятельными рецепторами, переработкой пыльцы и нектара, не встречающиеся у D. melanogaster. Видимо, это связано с экологией пчел и их социальной организацией [Wallberg et al., 2014].
В генах митохондриального генома A. mellifera трансверсии наблюдаются в два раза чаще транзиций, тогда как у D. melanogaster наоборот. Транзиции в генах митохондриального генома A. mellifera отмечаются в основном в третьей позиции кодона. Некоторые гены A. mellifera возникли в результате эволюционных преобразований генов общих предков с D. melanogaster. Так, ген A. mellifera, кодирующий основной протеин маточного молочка произошел от древнего гена yellow, встречающийся у D. melanogaster. Следует отметить, что скорость эволюционных преобразований ядерного и митохондриального генома A. mellifera меньше по сравнению с D. melanogaster. Однако геномы A. mellifera значительно больше дивергировали от общего предка, по сравнению с D. melanogaster [Crozier et al., 1989; Crozier Crozier, 1992]. Возможно, что это связано малой эффективной численностью популяции A. mellifera и низкой скоростью обратного мутирования по сравнению с D. melanogaster [Crozier, 1980].
Микро РНК в ядерном геноме A. mellifera играют важную роль в регуляции социальной организации и кастовой дифференциации. Так, в ядерном геноме A. mellifera обнаружены новые микро РНК (miRNA), характеризующиеся кастово-спецефичной экспрессией: miRNA C5599F больше всего экпрессируется в матках, C689F - в куколках, C5560 - в куколках рабочих особей [Whitfield et al., 2006].
На основе применения концепции молекулярных часов было рассчитано время дивергенции A. mellifera и D. melanogaster от общего предка, которое равнялось 300 млн. лет по ядерному геному и 280 млн. лет по митохондриальному. Считается, что все различия, которые наблюдаются между A. mellifera и D. melanogaster, произошли после их дивергенции. Эту гипотезу подтверждают различия, наблюдающиеся между A. mellifera и D. melanogaster на ранних стадиях развития [Crozier Crozier, 1993; Weinstock, 2006; Whitfield 2006].
Таким образом, несмотря на то, что было выполнено полное секвенирование ядерного и митохондриального геномов медоносной пчелы A. mellifera, функции многих генов и локусов еще до конца не раскрыты. Сравнительный анализ геномов разных видов насекомых с применением методов биоинформатики позволит раскрыть особенности структуры и функции генома медоносной пчелы A. mellifera.
Заказ
Оформите заказ, наш сотрудник свяжется с вами для уточнения деталей.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз

Обратный звонок
Представьтесь, мы вам перезвоним.
Ваша заявка успешно отправлена!
Необходимо принять условия соглашения
Вы заполнили не все обязательные поля
Произошла ошибка, попробуйте ещё раз