Система мисс-матч репарации поддерживает целостность генома путем коррекции неспаренных оснований, возникших в результате синтеза или повреждений ДНК, но ограничивает рекомбинацию между гомеологичными последовательностями ДНК. Подавление экспрессии гена мисс-матч репарации MSH2 может повысить частоту кроссинговера между хромосомами разных видов томатов. Для эффективной РНК-интерференции генов MSH2 у межвидовых гибридов необходимы знания об их нуклеотидных последовательностях в разных видах. В настоящей работе впервые установлены нуклеотидные последовательности, частично кодирующие II и IV, и полностью кодирующие III домены белка Msh2 у пяти дикорастущих видов томатов и культурного томата сорта «Марглоб». Показано наличие консервативной последовательности в III домене с ключевым остатком аргинина. Сравнение нуклеотидных и аминокислотных последовательностей подтвердило высокую степень консервативности генов MSH2. Обсуждаются возможности РНК-интерференции генов MSH2 за счет использования нового промотора pro-SmAMP2, высокая активность которого отмечена в репродуктивных органах трансгенных растений.
Комахин Р.А., Комахина В.В., Милюкова Н.А., Голденкова-Павлова И.В., Фадина О.А., Жученко А.А. Трансгенные растения томата, экспрессирующие гены recA и NLS-recA-licBM3, как модель для изучения мейотической рекомбинации. Генетика. 2010. T. 46. № 12. С. 1635-1644.
Маджарова Н.В., Казакова К.А., Стрельникова С.Р., Снычева О.А., Ветчинкина Е.М., Ефремова Л.Н., Высоцкий Д.А., Бабаков А.В., Комахин Р.А. Промоторы pro-SmAMP1 и pro-SmAMP2 из дикорастущего растения Stellaria media для биотехнологии двудольных растений. Физиология растений. 2018. Т. 65. № 5. С. 388-400. DOI: 10.1134/S0015330318050202. @@ Madzharova N.V., Kazakova K.A., Strelnikova S.R., Snycheva O.A., Vetchinkina E.M., Efremova L.N., Vysotskii D.A., Babakov A.V., Komakhin R.A. Promoters pro-SmAMP1 and pro-SmAMP2 from wild plant Stellaria media for the biotechnology of dicotyledons. Rus. J. Plant Physiol. 2018. V. 65(5). P. 750-761. DOI:10.1134/S1021443718040040 (In Russian)
Basu-Roy S., Gauthier F., Giraut L. Mézard C., Falque M., Martin O.C. Hot Regions of Noninterfering Crossovers Coexist with a Nonuniformly Interfering Pathway in Arabidopsis thaliana. Genetics. 2013. V. 195(3). P. 769-779. doi:10.1534/genetics.113.155549
Bedinger P.A., Chetelat R.T., McClure B., Moyle L.C., Rose J.K., Stack S.M., van der Knaap E., Baek Y.S., Lopez-Casado G., Covey P.A., Kumar A., Li W., Nunez R., Cruz-Garcia F., Royer S. Interspecific reproductive barriers in the tomato clade: opportunities to decipher mechanisms of reproductive isolation. Sex Plant Reprod. 2011. V. 24(3). P. 171-187. doi:10.1007/s00497-010-0155-7
Chetelat R.T., Ji Y. Cytogenetics and evolution. Razdan M.K., Mattoo A.K. (eds) Genetic Improvement of Solanaceous Crops. 2007. V. 1. Enfield: Science Publishers. P. 77-112.
Cole F., Keeney S., Jasin M. Preaching about the converted: how meiotic gene conversion influences genomic diversity. Ann. N. Y. Acad Sci. 2012. V.1267. P.95-102. doi:10.1111/j.1749-6632.2012.06595.x
Dion E., Li L., Jean M., Belzile F. An Arabidopsis MLH1 mutant exhibits reproductive defects and reveals a dual role for this gene in mitotic recombination. Plant J. 2007. V. 51(3). P. 431-440. doi:10.1111/j.1365-313X.2007.03145.x
Drotschmann K., Hall M.C., Shcherbakova P.V., Wang H., Erie D.A., Brownewell F.R., Kool E.T., Kunkel T.A. DNA binding properties of the yeast Msh2-Msh6 and Mlh1-Pms1 heterodimers. Biol Chem. 2002. V. 383(6). P. 969-975. doi:10.1515/BC.2002.103
Emmanuel E., Yehuda E., Melamed-Bessudo C., Avivi-Ragolsky N., Levy A.A. The role of AtMSH2 in homologous recombination in Arabidopsis thaliana. EMBO Rep. 2006. V. 7(1). P. 100-105. DOI:10.1038/sj.embor.7400577
Goldfarb T., Lichten M. Frequent and Efficient Use of the Sister Chromatid for DNA Double-Strand Break Repair during Budding Yeast Meiosis. PLoS Biol. 2010. V. 8. 10. doi:10.1371/journal.pbio.1000520
Hunter N., Chambers S.R., Louis E.J., Borts R.H. The mismatch repair system contributes to meiotic sterility in an interspecific yeast hybrid. EMBO J. 1996. V. 15(7). P. 1726-1733.
Komakhin R.A., Vysotskii D.A., Shukurov R.R., Voblikova V.D., Komakhina V.V., Strelnikova S.R., Vetchinkina E.M., Babakov A.V. Novel strong promoter of antimicrobial peptides gene pro-SmAMP2 from chickweed (Stellaria media). BMC Biotechnology. 2016. V. 16. doi10.1186/s12896-016-0273-x. @@ Komakhin R.A., Komakhina V.V., Milyukova N.A., Fadina O.A., Goldenkova-Pavlova I.V., Zhuchenko A.A. Transgenic tomato plants expressing recA and NLS-recA-licBM3 genes as a model for studying meiotic recombination. Russ. J. Genet. 2010. Т. 46(12). P. 1440-1448. (In Russian).
Leonard J.M., Bollmann S.R., Hays J.B. Reduction of stability of arabidopsis genomic and transgenic DNA-repeat sequences (microsatellites) by inactivation of AtMSH2 mismatch-repair function. Plant Physiol. 2003. V. 133(1). P. 328-38. doi: 10.1104/pp.103.023952
Li L., Dion E., Richard G., Domingue O., Jean M., Belzile F.J. The Arabidopsis DNA mismatch repair gene PMS1 restricts somatic recombination between homeologous sequences. Plant Mol. Biol. 2009. V. 69(6). P. 675-684. doi:10.1007/s11103-008-9447-9
Marshall J.A., Knapp S., Davey M.R., Power M.R., Cocking E.C., Bennett M.D., Cox A.V. Molecular systematics of Solanum section Lycopersicum (Lycopersicon) using the nuclear ITS rDNA region. Theor. Appl. Genet. 2001. V. 103(8). P. 1216-1222. DOI:10.1007/s001220100671
McMahill M.S., Sham C.W., Bishop D.K. Synthesis-Dependent Strand Annealing in Meiosis. PLoS Biol. 2007. V. 5. № 11. doi:10.1371/journal.pbio.0050299
Mézard C., Jahns M.T., Grelon M. Where to cross? New insights into the location of meiotic crossovers. Trends Genet. 2015. V. 31(7). P. 393-401. doi:10.1016/j.tig.2015.03.008
Moyle L.C. Ecological and evolutionary genomics in the wild tomatoes (Solanum sect. Lycopersicon). Evolution. 2008. V. 62(12). P. 2995-3013. doi:10.1111/j.1558-5646.2008.00487.x
Page S.L., Hawley R.S. Chromosome choreography: the meiotic ballet. Science. 2003. V. 301(5634). P. 785-789. doi:10.1126/science.1086605
Pease J.B., Haak D.C., Hahn M.W., Moyle L.C. Phylogenomics reveals three sources of adaptive variation during a rapid radiation. PLoS Biol. 2016. V. 14. 2. e1002379. doi:10.1371/journal.pbio.1002379 2016
Sunilkumar G., Connell J.P., Smith C.W., Reddy A.S., Rathore K.S. Cotton α-globulin promoter: isolation and functional characterization in transgenic cotton, Arabidopsis, and tobacco. Transgenic research. 2002. V.11. P. 347-359. DOI:10.1023/A:1016322428517
Tam S.M., Hays J.B., Chetelat R.T. Effects of suppressing the DNA mismatch repair system on homeologous recombination in tomato. Theor. Appl. Genet. 2011. V. 123(8). P. 1445-1458. doi:10.1007/s00122-011-1679-4
Tam S.M., Samipak S., Britt A., Chetelat R.T. Characterization and comparative sequence analysis of the DNA mismatch repair MSH2 and MSH7 genes from tomato. Genetica. 2009 V. 137(3). P. 341-354. doi:10.1007/s10709-009-9398-3
Waterhouse A., Bertoni M., Bienert S., Studer G., Tauriello G., Gumienny R., Heer F.T., de Beer T.A.P., Rempfer C., Bordoli L., Lepore R., Schwede T. SWISS-MODEL: homology modelling of protein structures and complexes. Nucleic Acids Res. 2018 V. 46(1). P. 296-303. doi:10.1093/nar/gky427
Wu T.H., Marinus M.G. Dominant negative mutator mutations in the mutS gene of Escherichia coli. J. Bacteriol. 1994. V. 176(17). P. 5393-5400.