Biomics

В статье представлен сравнительный анализ ядерного и митохондриального геномов медоносной пчелы Apis mellifera и плодовой мушки Drosophila melanogaster. Ядерный геном медоносной пчелы имеет размер около 245 миллионов пн, который распределен в 16 хромосом и содержит около 10 тысяч генов. Митохондриальный геном A. mellifera имеет размер около 16 тысяч п. н., который расположен в митохондриях и содержит 35 генов. Ядерный геном плодовой мушки имеет размер около 144 миллионов пн, который дифференцирован в 4-х хромосомах и содержит около 17 тысяч генов. Митохондриальный геном D. melanogaster имеет размер около 19 тысяч п. н., который находится в митохондриях и содержит 37 генов. Несмотря на полное секвенирование ядерных и митохондриальных геномов A. mellifera, функции многих генов и локусов медоносной пчелы до сих пор не раскрыты полностью. Проведенный сравнительный анализ геномов A. mellifera и D. melanogaster с помощью методов биоинформатики позволил выявить отличительные особенности структуры и функции геномов медоносной пчелы. Геном A. mellifera имеет большее сходство с геномом позвоночных, чем с геномом дрозофилы. Геном A. mellifera содержит меньше генов естественного иммунитета, ферментов детоксикации, белков кутикулы и вкусовых рецепторов по сравнению с дрозофилой. Однако, A. mellifera содержит новые гены, связанные с обонятельными рецепторами, переработкой пыльцы и нектара, ядовитыми железами, восковыми железами, кастовой детерминацией и разделением труда, которые отсутствуют у дрозофилы. Вероятно, это связано с экологией пчел и их социальной эволюцией.

ядерный геном, митохондриальный геном, Apis mellifera, Drosophila melanogaster, фруктовая мушка, медоносная пчела, гены, хромосомы

1. Adams M. D., Celniker S. E., Holt R. A., Evans C. A., Gocayne J. D. The genome sequence of Drosophila melanogaster // Science. 2000. V. 287. P. 2185-2195.
2. Ashby R., Foret S., Searle I., Maleszka R. MicroRNAs in honeybee caste determination // Scientific Reports. 2016. V. 6. P. 187-194.
3. Crozier R. H., Crozier Y. C., Mackinlay A. G. The CO-I and CO-II region of the honeybee mitochondrial DNA: evidence for variation in insect mitochondrial evolutionary rates // Molecular Biology and Evolution. 1989. V. 6. P. 399-695.
4. Aronstein K., Colby D., Boykin D. P. Honey bee stock genotypes do not affect the level of physiological responses to chalkbrood fungus, Ascosphaera apis // Biomics. 2016. V. 8. P. 1 - 19.
5. Fried B., Fried P. Bee races and protected areas in Switzerland // Biomics. 2016. V. 8. P. 20 - 26.
6. Madras–Majewska B., Skonieczna L., Sokól R., Michalczyk M., Lisowska Z., Ochnio L. Health condition of bees inhabiting wild beehives and logs located in the forest districts of North–Eastern Poland // Biomics. 2016. V. 8. P. 48 - 53.
7. Pritchard D. The BIBBA–SICAMM anniversary conference, Llangollen (Wales) and SICAMM perspective // Biomics. 2016. V. 8. P. 54 - 60.
8. Skonieczna L. Conservation of Apis mellifera mellifera in Poland // Biomics. 2016. V. 8. P. 61 - 64.
9. Thunman P. Rescue project for the native bee, (Apis mellifera mellifera L.) in Sweden // Biomics. 2016. V. 8. P. 65 - 68.
10. Crozier R. H., Crozier Y. C. The cytochrome b and ATPase genes of honeybee mitochondrial DNA // Molecular Biology and Evolution. 1992. V. 9. P. 474- 482.
11. Crozier R. H., Crozier Y. C. The mitochondrial genome of the honeybee Apis mellifera: complete sequence and genome organization // Genetics. 1993. V. 133. P. 97-117.
12. Crozier R. H. Genetical structure of social insect populations // Evolution of Social Behavior: Hypotheses and Empirical Tests. Weinheim: Verlag Chemie. 1980. P. 129-146.
13. Dearden P. K., Wilson M. J., Sablan L., Osborne P. W., Havler M. Patterns of conservation and change in honeybee developmental genes // Genome Research. 2006. V. 16. P. 1376-1384.
14. Drewell R. A., Bush E. C., Remnant E. J., Wong G. T., Beeler S. M., Stringham J. L., Lim J., Oldroyd BP The dynamic DNA methylation cycle from egg to sperm in the honeybee Apis mellifera // Development. 2014. V. 141. P. 2702-2711.
15. Elango N., Hunt B., Goodisman M., Yi S. DNA methylation is widespread and associated with differential gene expression in castes of the honeybee, Apis mellifera // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009. V. 106. P. 11206-11211.
16. Holt R. A., Subramanian G. M., Halpern A., Sutton G. G., Charlab R. The genome sequence of the malaria mosquito Anopheles gambiae // Science. 2002. V. 298. P. 129-149.
17. Ilyasov R. A., Poskryakov A. V., Nikolenko A. G. Nucleotide polymorphism of the gene VG of honeybees // Biomics. 2015. V. 7. P. 54-61.
18. Ilyasov R. A. Features of the honeybee Apis mellifera genome versus fruit fly Drosophila melanogaster // Journal of Investigative Genomics. 2016. V. 3. P. 00044 (1-3).
19. Ilyasov R. А., Кosarev М. N., Neal A., Yumaguzhin F. G. Burzyan wild-hive honeybee A. m. mellifera in South Ural // Biomics. 2014. V. 6. P. 196- 201.
20. Jukes T. H., Bhushan V. Silent nucleotide substitutions and G + C content of some mitochondrial and bacterial genes // Journal of Molecular Evolution. 1986. V. 24. P. 39-44.
21. Krauss V., Pecyna M., Kurz K., Sass H. Phylogenetic mapping of intron positions: a case study of translation initiation factor eIF2γ // Molecular Biology Evolution. 2005. V. 22. P. 74-84.
22. Rubin E. B., Shemesh Y., Cohen M., Elgavish S., Robertson H. M. Molecular and phylogenetic analyses reveal mammalian-like clockwork in the honeybee (Apis mellifera) and shed new light on the molecular evolution of the circadian clock // Genome Research. 2006. V. 16. P. 1352-1365.
23. Shi Y. Y., Zheng H. J., Pan Q. Z., Wang Z. L., Zeng Z. J. Differentially expressed microRNAs between queen and worker larvae of the honeybee (Apis mellifera) // Apidologie. 2015. V. 46. P. 35-45.
24. Toma D. P., Bloch G., Moore D., Robinson G. E. Changes in period mRNA levels in the brain and division of labour in honeybee colonies // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2000. V. 97. P. 6914-6919.
25. Wallberg A., Han F., Wellhagen G. A worldwide survey of genome sequence variation provides insight into the evolutionary history of the honeybee Apis mellifera // Nature Genetics. 2014. V. 46. P. 1081-1088.
26. Walldorf U., Fleig R., Gehring W. J. Comparison of homeobox-containing genes of the honeybee and Drosophila // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1989. V. 86. P. 9971-9975.
27. Wang Y., Odemer R., Rosenkranz P., Moussian B. Putative orthologues of genetically identified Drosophila melanogaster chitin producing and organising genes in Apis mellifera // Apidologie. 2014. V. 45. P. 733-747.
28. Weinstock G. M., Robinson G. E., Gibbs R. A. Insights into social insects from the genome of the honeybee Apis mellifera // Nature. 2007. V. 443. P. 931- 949.
29. Whitfield C. W., Behura S. K., Berlocher S. H., Clark A. G., Johnston J. S., Sheppard W. S., Smith D. R., Suarez A. V., Weaver D., Tsutsui N. D. Thrice out of Africa: Ancient and recent expansions of the honeybee, Apis mellifera // Science. 2006. V. 314. P. 642-645.
30. Whiting M. F. Phylogeny of the holometabolous insect orders: Molecular evidence // Zoologica Scripta. 2002. V. 31. P. 3-15.