|
Белорусский государственный медицинский университет (г. Минск)
Эта работа опубликована в сборнике "Науки о человеке": материалы VI конгресса молодых ученых и специалистов / Под ред. Л.М. Огородовой, Л.В. Капилевича. – Томск: СибГМУ. – 2005. – 120 с.
Скачать сборник целиком
Алкогольдегидрогеназа (АДГ) является представителем широко распространенного семейства цинк-содержащих ферментов. Алко-гольдегидрогеназная система является главным метаболическим путем этанола, а также других биологически важных алкоголей и альдегидов (ретинол, 3 β-гидроксистероиды, ω-гидрокси жирные кислоты, формальдегид и 4-гидроксиноненал). Алкогольдегидрогеназа является димером, состоящим из двух субъединиц с молекулярной массой 40 кДа. Каждая из субъединиц, в свою очередь, состоит из двух доменов: каталитического и коэнзим-связывающего.
Цель исследования. Определить вид селекции в последовательностях мРНК алкогольдегидрогеназ классов I-IV мыши и человека.
Методы. Проанализированы нуклеотидные последовательности мРНК АДГ классов I-IV мыши и человека. Выравнивание последовательностей произведено с помощью программы Clustal W. Следует отметить, что попарное выравнивание и сравнение алкогольдегидроге-назы класса I мыши проводилось с тремя типами (а, р и у) АДГ класса I человека, так как они возникли на уровне приматов. Для определения картины замещений в сравниваемых последовательностях вычислен индекс несоответствия (index disparity - ID) и определена вероятность (Р) отклонения нулевой гипотезы о гомогенной картине замещений нуклеотидов на 5%-ном уровне. Если величина Р>0,05, то картину замещений гомогенна, в обратном случае - гетерогенна. Расчетное соотношение транзиций и трансверсий (R) для гетерогенной картины замещений рассчитано методами Тамуры и Тамуры-Нея. Значения синонимичной (dS) и несинонимичной дистанции (dN) вычислены модифицированным методом Нея-Годжобори, а их вариансы - методом бутстрэп.
Определение вида селекции произведено с помощью дифференции несинонимичной и синонимичной дистанций и селекционного Z-теста. В ходе Z-теста первоначально выдвигается нулевая гипотеза (Н0) о том, что dN = dS. Для подтверждения или опровержения этой гипотезы необходимо последовательно выдвинуть три альтернативные гипотезы (Н1): dN Ф dS тест на нейтральность, dN > dS положительный отбор, dN < dS очищающий отбор. Величина Z рассчитана по формуле: Z=D/s(D), где D - разница синонимичной и несинонимичной дистанций, а s(D) - квадратный корень из суммы их варианс. На основании значений Z рассчитана вероятность отклонения нулевой гипотезы (Р) в пользу альтернативной. Если P<0,05, то нулевая гипотеза отклоняется.
Результаты. При сравнении последовательностей мРНК АДГ класса I мыши с АДГ класса Iα человека получено значение ID=1,3528 и Р=0,0000, с АДГ класса Iβ человека - ID=0,5816 и Р=0,0020, а с АДГ класса Iγ человека - ID=1,1348 и Р=0,0000. При сравнении АДГ класса II мыши и человека получено значение ID=0,6817 и Р=0,0120, класса III мыши и человека - ID=1,0943 и Р=0,0000 и, наконец, класса IV мыши и человека - ID=0,8560 и Р=0,0000. Для всех проведенных попарных сравнений Р<0,05, что свидетельствует о гетерогенной картине замещений. Средняя величина R, определенная методами Тамуры и Тамуры-Нея, для сравнения последовательности мРНК АДГ класса I мыши с АДГ класса Iα человека равна R=1,4583, для сравнения той же последовательности АДГ мыши с АДГ класса Iβ человека -R=1,4213, а для ее сравнения с АДГ класса Iγ человека - R=1,3643. При сравнении АДГ класса II мыши и человека среднее значение R=1,6107, класса III мыши и человека - R=2,0222, а класса IV мыши и человека - R=2,0471. Полученные расчетные соотношения транзиций и трансверсий необходимы для вычисления синонимичной и несинонимичной дистанций модифицированным методом Нея-Годжобори. Наиболее простым способом определения вида селекции в сравниваемых последовательностях мРНК является вычисление дифференции несинонимичной и синонимичной дистанций. Во всех случаях проведенных попарных сравнений получены отрицательные значения диф-ференции дистанций, что позволяет предположить очищающую селекцию. Для определения статистической достоверности этого предположения необходимо провести Z-тест. Значения вероятности отклонения нулевой гипотезы в пользу соответствующей альтернативной приведены в табл. 1. Во всех проведенных попарных сравнениях при тесте на нейтральность получены значения Р=0,0000. Следовательно, нулевая гипотеза отклоняется в пользу теста на нейтральность. При выдвижении альтернативной гипотезы о положительном отборе Р=1,0000. Это означает, что нулевая гипотеза не может быть отклонена. И, наконец, при выдвижении альтернативной гипотезы об очищающем отборе Р=0,0000, что позволяет отклонить нулевую гипотезу в пользу этой альтернативной гипотезы.
Выводы:
1. При сравнительном анализе нуклеотидных последовательностей мРНК АДГ классов I-IV мыши и человека наблюдается гетерогенная картина замещений нуклеотидов.
2. Максимальное значение несинонимичной дистанции и минимальное соотношение dS/dN наблюдается при сравнении последовательностей мРНК АДГ класса II мыши и человека, что объясняется тем, что данные последовательности относятся к разным структурно-функциональным подтипам алкогольдегидрогеназ класса II.
3. Минимальное значение несинонимичной и синонимичной дистанций, а также максимальное соотношение dS/dN характерно для сравнения АДГ класса III мыши и человека, что обусловлено тем, что алкогольдегидрогеназа класса III (глутатион-зависимая формальдегид дегидрогеназа) является наиболее филогенетически древним представителем этого семейства ферментов с консервативной структурой и функцией.
4. Эволюция нуклеотидных последовательностей мРНК алкогольдегидрогеназ классов I-IV мыши и человека происходила в режиме нейтральной и очищающей селекции.
|
