CC BY
42
Gustafson J.P., Chao S., Anderson O.D. // Genetics. - 2004. - V. 168. - P. 609-623.
11. Deletion Mapping of Homoeologous Group 6-Specific Wheat Expressed Sequence Tags / Randhawa H. S., Dilbirligi M., Sidhu D., Erayman M., Sandhu D. // Genetics. - 2004. -V. 168. - P. 677-686.
12. Fluorescently labeled M13 tagged SSR markers in map construction and assessment of allelic diversity in wheat and durum wheat / Raman R., Thomas A., Imtiaz M., Stodart B., Raman H., Martin P., Hare R., Milgate A., Mackay M. // Proc. X Intern. Wheat Genet. Symposium, 1-6 September 2003. - Roma: SIMI, 2003. - V. 2. - P.798-800.
13. A microsatellite map of wheat / Roder M.S., Korzun V., Wendehake K., Plaschke J., Tixier M.H., Leroy P. Ganal M.W. // Genetics. - 1998. - 149. - P. 2007-2023.
БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК РАСТИТЕЛЬНЫХ ГОМОЛОГОВ АССОЦИИРОВАННОЙ С МИКРОТРУБОЧКАМИ ПРОТЕИНКИНАЗЫ MAST2
П.А. КАРПОВ1, кандидат биологических наук;
А.И. ЕМЕЦ1, кандидат биологических наук; В.Г. МАТУСОВ1;
А.Ю. НЫПОРКО1, кандидат биологических наук;
2 3
Е.С. НАДЕЖДИНА , , доктор биологических наук; Н.Ю. ШАШИНА3; Я.Б. БЛЮМ1, доктор биологических наук 1 Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины, Киев 2 Институт белка РАН, Пущино, Московская область, Россия Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Введение
Протеинкиназа МАSТ2 (microtubule associated serine/threonine protein kinase 2) семейства МАSТ, принадлежит к группе цАМФ-, цГМФ-зависимых протеинкиназ и протеинкиназ С (AGC) и играет значительную роль в регуляции микротрубочек и клеточного цикла [7, 11]. У животных она отвечает за фосфорилирование дистрофина/утрофина в клетках мозга, модуляцию их сродства к микротрубочкам и ассоциированным с ними белкам (БАМ), образование мультибелкового комплекса при созревании сперматозоидов, а также за взаимодействие с PTEN - регулятором клеточного роста и апоптоза [10, 11].
Считается, что у человека протеинкиназа MAST2 участвует в комплексе фосфорилирования белков микротрубочек посредством БАМ [11]. Взаимодействие МАST2 (Q6P0Q8) с микротрубочками происходит за счет двух доменов - киназного и PDZ (PROSITE: PDOC50106, область 948-1212 аминокислотных остатков) [8, 11]. PDZ домены служат для контакта трансмембранных белков с цитоскелетом, что в свою очередь, обеспечивает фиксированное положение сигнальных комплексов [8].
Несмотря на фундаментальную роль протеинкиназ MAST2 в животных клетках, их растительных гомологи долгое время оставались неизвестными. Недавно нами было показано существование потенциальных гомологов протеинкиназы МАST2 человека у высших растений [1]. Соответственно целью настоящей работы явился расширенный поиск растительных гомологов MAST2, основанный на идентификации характерного для данной группы протеинкиназ комплекса каталитического (S_TKc) и вспомогательного (S_TK_x) доменов.
Объекты и методы исследования
Для поиска растительных гомологов протеинкиназ, ассоциированных с микротрубочками, использовалась аминокислотная последовательность каталитического комплекса (домены S_TKc и S_TK_х) протеинкиназы МАST2 (Q6P0Q8) человека (Homo
sapiens). Сканирование базы данных UniProt выполнялось в BLASTp (SIB BLAST Network Service) [9] с применением весовой матрицы BLOSUM62 при E threshold = 10 (количество случайных выравниваний анализируемой последовательности), активной фильтрации низкоструктурированных областей и гепированных выравниваний. Отбор растительных гомологов осуществлялся на основании таких показателей, как процент идентичности, процент сходства и случайная ожидаемость этих результатов (E-value) [2].
Границы доменов определяли с помощью инструмента SMART (http://smart.embl-heidelberg.de/) [6]. Множественные выравнивания выполняли в программе ClustalX (2.0.5) (http://www.clustal.org) с применением серии матриц BLOSSUM [5]. Консервативность функционально важных положений оценивалась на основании сравнения с исходной последовательностью протеинкиназы MAST2 человека (www.expasy.org: Q6P0Q8). Доменная архитектура растительных гомологов анализировалась с применением сетевого инструмента SMART [6].
Для реконструкции пространственной структуры исследуемого белка применяли методы гомологичного (профильного) моделирования [4]. В качестве матрицы свёртки использовали пространственную структуру цАМФ-зависимой протеинкиназы из свиньи (P36887; pdb: 1CDk).
Результаты и обсуждение
Сканирование (BLASTp) базы данных UniProt [9] против аминокислотной последовательности каталитического комплекса (S_TKc + S_TK_х) протеинкиназы MAST2 Homo sapiens выявило 34 потенциальных растительных гомолога: 5 из Vitis vinifera L. (A7PHB5; A7QWR7; A7NTE9; A7NXD3; A5BWH0), 7 из Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. (Q9LE81; Q94F38; Q9MB45; Q9LVI5; Q8GZ40; Q9LP76; Q9MAJ4), 6 из Oriza sativa ssp. japonica (Q9AUR3; Q10E10; B9FB59; Q2QM12; B9GEC7; Q10E09), 2 из O. sativa ssp. indica (A2XLA4; B8BN29), 1 из Medicago truncatula (Q32YB5), 4 из Physcomitrella patens ssp. patens (A9TWY7; A9TUB0; A9TQ65; A9T694), 5 из Populus balsamifera ssp. trichocarpa (Torr. et A.Gray) Brayshaw (B9I4L4; B9I2C4; B9IEF3; B9HKH3; B9GRP0), 1 из Zea mays L. (C0PG45), 3 из Ricinus communis L. (B9T5A7; B9R7R7; B9R9Q3) (табл.) Все обнаруженные белки депонированы в неаннотированной базе данных транслированных последовательностей TrEMBL и описаны либо как белки с неизвестной функцией, либо как потенциальные серин/треониновые протеинкиназы, либо потенциальные AGC и IRE протеинкиназы (табл.).
Результаты анализа доменной архитектуры с помощью сетевого инструмента SMART подтвердили наличие характерного для семейства протеинкиназ AGC дополнительного S_TK_x домена [3, InterPro: SM00133 S_TK_x] у 17 из найденных белков: A7PHB5, A7NTE9, A7NXD3, A5BWH0 (V. vinifera); Q9MB45, Q9LVI5, Q94F38, Q8GZ40 (A. thaliana); A9TQ65, A9TUB0, A9T694 (P. patens ssp. patens); B9I2C4, B9IEF3, B9HKH3, B9GRP0 (P. balsamifera ssp. trichocarpa); B9T5A7, B9R7R7 (R. communis). Результаты анализа последовательностей остальных гомологов также выявили наличие S_TK_x доменов, идентифицированных на основании сходства аминокислотных последовательностей и наличия мотивов, консервативных для доменов S_TK_x [3]. Результаты выравнивания аминокислотных последовательностей комплекса каталитических доменов (S_TKc + S_TK_х) протеинкиназы MAST2 человека и обнаруженных растительных гомологов, а также данные отчета BLASTp-сканирования показали, что ближайшими растительными гомологами MAST2 человека являются белки с ранее неизвестной функцией из V. vinifera (A7PHB5) и P. balsamifera ssp. trichocarpa (B9I4L4) (рис. 1). При этом максимальное сходство консенсусных областей каталитических доменов эталонной последовательности и растительного гомолога наблюдалось в случае белка с неизвестной функцией A7PHB5 из винограда (идентичность - 48%, при 67%-ном сходстве).
Результаты поиска растительных гомологов протеинкиназы MAST2,
участвующей в клеток
Таблица
фосфорнлнровании белков микротрубочек и регуляции деления
UniProt Предполагаемая функция Вид Длина енсус а Вес выравнивания E-value Идентичность (°/ó) 1 'ен/кодирзпешаярагеиова-
А7РНВ5 AG-C protein kinase* V. vinijera 305 306 2е-81 48 67 0 G-SVIVT0001788 0001
B9I4L4 Serineflhreonine-protein kinase** Р. tndiomrpa 320 305 4е-81 49 65 5 POPTRDRAFT_806679
Q9LE81 IRE Serine/threonine-protein kinase** A.thaiiam 321 303 1е-80 48 65 5 IRE OR At5g62310
A7QWR7 AG-C protein kinase** V. vinijera 318 303 1е-80 49 65 4 GSVIVT0 000877 5001
B9I2C4 AGC protein kinase* P. íriáiomrpa 321 301 7е-80 46 63 4 POPTRDRAFT_806321
Q9AUR:3 AGC protein kinase* O. sativa ssp. Japónica 323 299 2е-79 47 63 5 osmBboo33Ni6.3
Q10E10 AGC protein kinase* O. sativa ssp. Japónica 323 299 2е-79 47 63 5 0s03g0711800
B9ÍB59 AGC protein kinase* 0. sativa ssp. Japónica 323 299 2е-79 47 63 5 QsJ_12320
A2XLA4 AGC protein kinase* O. satwa ssp. indica 323 299 2е-79 47 63 5 OsI_13249
Q32YB5 Nodule-specific IRE-like* M. tnmoatijki 322 299 Зе-79 48 65 6 MORE
C0PG45 Putative uncharactenzed protein* Z. mzys 323 299 Зе-79 47 64 5 ZM_BFb0371B12
Q2QM12 ffiE S_TKc protein kinase** O. satwa ssp.japónica 321 298 6е-79 48 64 4 0sl2g0621500
B8BN29 AGC protein kinase* O. satina ssp. indioz 321 298 бе-79 48 64 4 OsI_39164
В9Т5А7 AGC protein kinase* R. commnis 321 296 1е-78 46 63 4 RCOM_0054220
Q94F38 AGC protein kinase* A.thalkwa 316 296 2е-78 48 64 3 Allg48490/T1N15_9
B9GEC7 AGC protein kinase* Oiyza saíwa ssp.japomca 321 296 2е-78 48 63 4 OsJ_36911
Q9MB45 EREhomologl** A.thzkana 321 295 Зе-78 47 66 4 IREH1
Q9LV15 ШЕ homolog, protein kinase-like** A.ifraliam 321 295 Зе-78 47 66 4 MEB5.7
B9R7R7 AGC protein kinase* R. commnis 316 295 5е-78 46 64 3 RCOMJ59389Ü
B9IEF3 AGC protein kinase* P. íriáiomrpa 321 295 5е-78 46 62 4 POPTRDRAFT_8 24614
B9R9Q3 S TKc-prote in kinase** R. commmis 320 293 1е-77 46 64 5 RCOMJ49 9970
Q8GZ40 AGC protein kinase* A.ifailiam 321 292 Зе-77 46 65 4 At3gl7850/MEB5_7
A7NTE9 AGC protein kinase* V. vimjera 319 290 2е-76 46 63 4 GS VIVT0 001464 0001
A9TWY7 AGC protein kinase* P.patens ssp.patens 325 282 2е-74 43 60 6 PHYPADRATT_152077
A9TUB0 AGC protein kinase* P.patens ssp.patens 324 281 4е-74 44 60 5 PHYPADRAFT_15 0879
A9TQ65 AGC protein kinase* P.patens ssp.patens 324 281 4е-74 45 62 5 PHYPADRAFT_148894
А9Т694 AGC protein kinase* P.patens ssp.patens 325 281 4е-74 44 60 6 PHYPADRAFT_140919
Q10E09 AGC protein kinase* Oryza sativa ssp. Jopemos 323 276 1е-72 44 61 8 L0c_0s03g50390
Q9LP76 AGC protein kinase* A.thaiiam 352 271 4е-71 43 58 13 T1N15.10
Q9MAJ4 AGC protein kinase* A.thalkwa 342 270 1е-70 44 59 10 F27F5.23
В9НКНЗ AGC protein kinase* P. íriáiomrpa 335 242 Зе-62 39 57 8 POPTRDRAFT_7 66459
B9GRP0 AGC protein kinase* P. trichomtpa 332 240 1 е-61 39 57 9 POPTRDRAFT_754158
A7NXD3 AGC protein kinase* V. vintjera 336 238 5е-61 39 56 9 GSVIVT00020285001
A5BWH0 AGC protein kinase* V. vimjera 336 238 5е-61 39 56 9 VITISV_001730
ACT_5ITE
635 637
LDM.RK.D.ERILA. .H..ITVR.
ADM. RK. AVC^ILE.....ITVS.
ADM. RK. AVES ILA.....ISVR.
LDMLRK. DV.RILA. .N. .ITVR. LDM.RK.D.ERILQ..N..ITVRY ADM. RK. AVES VRA. . H. .ISVR. ADM. RK. AVES VKA..N..ISVR. ADM. RK. AVES VKA. . H. .ISAR. ADM.RK.AVESVKA. .H. .ISAR.
ADM. RK. AVES ILA.....I SVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I SVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I SVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I SVR.
ADM. RK. AVES ILA.....ITVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I TVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I TVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I TVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I TVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I TVR.
ADM. RK. AVES ILA.....IHAR.
ADM. RK. AVES ILA.....I MAR.
ADM. RK. AVES ILA.....IHVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I HVR.
ADM. RK. AVES ILA.....I HVR.
ADM. RK. AVES ILA.....IS.R.
ADM. RK. AVES ILA.....IS.R.
ADM. RK. AVES ILA.....IS.R.
ADM. RK. AVES ILA.....I SVR.
ADM. RK. AVES ILA.....IS.R.
ADM.RK.AVEGILA.....ISVR.,
SEMLR.G.VEHVKA. .HL.AEVDSHC SEMLR.G.VEHVKA. .HL.AEVDSHC SEMLR.G.VEHVKA. .HL.AEVDSHC SEMLR.G. VEHVKA. . HL. . EVDSHC
.RF.Y. .RF.Y. ,RF.Y. .RF.Y. ,RF.Y. .RF.Y. •RF.Y. ,RF.Y.
.RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RF.Y. .RFYY. .KLY.. I.KLY..
KLY. . I.KLY..
TCRDHVYL. TCEEH.YL. ,TCEEH.YL. TCEDH.YL. TCEDH.YL. ,TCSEH.YL. ,TCTEH. YL. ,TCAEH.YL. ,TCEDH.YL. TCEEH. YL. ,TCEEH. YL. TCEEH. YL. ,TCEEH. YL. ,TSEEH.YL. TSEEH.YL. ,TSEEH. YL. ,TSEEH. YL. ,TSEEH. YL. ,TSEDH.YL. ,TCSEH.YL. ,TCSEH.YL. ,TCEDH. YL. TCEDH. YL. ,TCEDH. YL. TCEEH. YL. ,TCEEH. YL. ,TCEEH. YL. TCEEH. YL. ,TCEEH.YL. TC.EH.YL. ,QDEEF.YL. ,QDEEF.YL. ,QDEEY. YLI ,QDDGF. YLI
.LH. .LH. .LH. .LH. .LH. .LH. .LH. .LH.
.LH. .LH. .LH. .LH. .LH. .LH. .LH. .LH.
.LH. , .LH. . .LH. ,
.LP. .LP. .LP.
.LYS. .LYS. .LFS. .LYS. .LYS. .VFS. .LFS. .MYS.
RKL.C, R.L.C. R.L.C, RKV.C, QKV.C, R.M.C. R.LTC, RTL.C.
.MYSM.R.L.Y,
.LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS.
R.L.C R.L.C R.L.C RSL.C R.L.C R.L.C R.L.C R.L.C R.L.C R.L.C
.FYSM.RK. .FYSM.RK. .C .LYS. .R.L.C
.LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS. .LYS.
R.L.C R.L.C R.L.C R.L.C R.L.C R.L.C K.L.C
EE. VA DE. .A DE. .A EE. VA DEE IA DEEL. GEEAS DEAL A EESLA DE. VA DE. VA DEEVA DE. VA DE. VA DE. VA DE. VA DE. VA DE. VA DE. V. DEAHA DEAHA EE. I. EE. I. EE. I. DE. .A DE. .A
.LYSM.R.L.C. .MM...MRKDT. .MM...MRKDT. .MM...MRKDT. .MM...MRKDT.
TE.EA ТЕ. EA TE.EA
I.I. I.I. V. I. .V. I. .V. I. .V.V. V. I. .V. I. .V. I. .V. I. . I.L. I.L. I.L. . I.L. . I.L. . V.L. V. I. .V. I. .V. I. .V. I. .V. I. . T.M. . T.M. .T.M. .V. I. .A. I. .V. I. .F.VG .F.VG .F.VG .F.VG
SMHVI SMHVI SMHVI SLSVI SLHVI SQS. . SI.KHHYI SI.KHHYI SI.KHHYI SI.KHHYI
.AHD. . SQD. . NQD. .AHD. . AYH. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. .AHD. . SRD. . SRD. .SRD. . GQD. . GHD. .GQD. LDRY. LDRY. LDRH. LDRY.
штштт.
ии
,-v.
IHS . VD. S GPE TD GSTD AFL D SLHL HTQQT------DDRHRCSAV.
IHS . DD.SV-PLVSSSGFLDDDELKSQSSS----KSE. RQKHP . V.
IHS.D D.S GESSLGHSGF FAE DGSKAQHSQ----GKDSRKKHA.V.
IHS .MD. AGPETH—EDEVSDAHHPH-IQT------E. THRC&AV.
IHH. ID. SGHESD—VSPRTHSHHFQKHQE------E. RIRHSAV.
IHS.DD.S GPPVGGSTLMEDIAHHHRIVSGEL PQQRERRQQRSAV. IHS.DD.SGPAVGGAALMEEITKHHRIPSGELPQQRERRQQRSAV. IHS . D D. S GPAATGTMVMEE S TKHQ- С AS P KHEHQRKIRQQES AV. IHS . DD. SGPATAGHMLMEESVKHQ-SLSP KHVHQRKIRQQESAV.
IHS . DD.SGPAVSGTSMLVDDEPQLSTSEH----QRERRKKRSAV.
IHS . DD.SGPAVSGTSMLVDDEPQLSTSEH----QEERRKKESAV.
IHS . DD. SGPAVSGTSMLEDDEPQLSASEH----QRERRKKPSAV.
IHS . DD. SGPAQ----------------------HRERRKKESAV.
IHS . DD. SGPAVSGSSLYGDDEPQMSEFEEMD —HRARRQKRSAV. IHS . DD. SGPAVSGSSLYGDDEPQMSEFEEMD —HRARRQKESAV. IHS . DD. SGPAVSGSSLYGDDEPQMSEFEEMD —HRARRQKESAV. IHS . DD. SGPAVSGSSLYGDDEPQMSEFEEMD —HRARRQKESAV. IHS . DD. SGPAVSGSSLYGDDEPQMSEFEEMD —HRARRQKESAV. IHH. YD. SRPWSGASL YGDD EPQMHEFEQMD — HRARRQHESAV.
IHH. D D. S GPVS SATSLLVE E KPKL P TLD----------HKESAV.
IHH. DD. SGPVSSATSLLVEEKPKLPTLD----------HKESAV.
IHS . DD. AGPAVSGTSLLDEEESELAASEE----QLERRKKRSAV.
IHS . DD. AGPAVSGTSLLDEEESRLAASEE----QLERRKKRSAV.
IHS . DD. AGPAVSGTSLLDEEESELAASEE----QLERRKKESAV.
IHS . DD. SGPDVSHVLVGDHQPADAEQRAQ----KREQRQKQAAV.
IHS . DD. SGPDVSHVLVGDHQPADAEQRAQ----KREQRQKQAAV.
IHS . DD. SGPDVSHVLVGDHQPADAEQRAQ----KREQRQKQAAV.
IHS.DD.SG-PSFHSSVFFDDGAQKGQNSS----KREQRQKHS.V.
IHS . ED. SGPSVLLG---HDEPHTTVQKPL----KREQRQKHS .A.
IHS . ED. SAPASFTN-GFLVDDEPKPRHVS----KREARQQCÉ5IV.
HEKDF..GH..S- .ALQS.G.PAAPRRTQQEQLQHWQ-RHRRM.AYSTV. HEKDF..GH..S-.ALQS.G.PAAPRRTQQEQLQHWQ-RHRRM.AYSTV. QEKDF. AAHK.S-. AL QS.G.PAVP KRTQQEQLQHWQ-RHRRM.AYS TV. QEGDF. WH.HSH.TTQHEE . PAAPRRTQQEQLEHWQ-KHRRM. AFSTV.
-V.
D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D.L. D. I. D. I. D. I. D. I.
.QGYGKPVE .IL.GTEH.YAA. . IL.GM.H.ATA. .IL.GM.H. .TA. .IL.GTEH.YAA. .IL.GTEH.YAA. .IL.GHSH.NAA. .IL.GHSH.PAA. .IL.GTSH.PAA. .IL.GTSH.PAA. . IL.GT.H.TTA. .IL.GT.H.TTA. .IL.GT.H.TTA. .IL.GT.H.TTA. .IL.GT.H.TSA. .IL.GT.H.TSA. .IL.GT.H.TSA. .IL.GT.H.TSA. .IL.GT.H.TSA. .I..GT.H.CSA. . IL.GT.H.ATA. .IL.GT.H.ATA. .IL.GT.H.ATA. .IL.GT.H.ATA. .IL.GT.H.ATA. . IL.GMTH.PTA. . IL.GMTH.PTA. .IL.GMTH.PTA. .IL.GT.H.TTA. . IL.GM.H.TTA. . IL.GM.H.TTA. ..L.KK...MEC. ..L.KK...MEC. ..L.KK...MEC. ..L.KK...MEC.
H T3
Ы
к
к
M.IП. YEFLVGCVPFF GD TP E EL F GQVI3 D — EIVWPE GDEALPP DAQDLTS ELL HQHPLE RLGTGSAYEVKQHPFFTGLDWTGIL RQKAEFIPQLESED DTSYFDTRSERYHHMD-
V. . . F LIT VP. .ТАЕН..II DHILHR— К Р. SVPGDMSYE . IHEF IHD.DL..
V.V. M. . IP. . HAE . . QQI DHIMHR— D Р. RIP.EMSF. С . ID. . AE...Q..
V.V. F V. . IP. . HAE . . QQI EHIIHR— D Р. HVP.EISYE H . IH. . TE..VQ..
V. . . F LIT IP. .TAER..II DHILHR— К Р. PVP.SMSYE . IHR. ITYD.DQ..
А. .V F L.T IP. .TASR..KI DHILHG— KMP. DVPGEMSYE . IHR. VHE.EK..
T.V. F M.T IP. .HAEH.QII DHILHR— H Р. WPDEMSY. i . IDR. TED.DS..
T.V. F M. T VP. .HAEH..II DHILHR— H Р. YVP.EMSYE FIDR. TED.DY..
T.V. F . .T IP. .HAEH.QW DHILHR— H Р. AVP.YMSYE . IDR. TED.T...
T.V. F . .T IP. .HAEY.QII DHILHR— H Р. AVP.YMSHE . ID. . TED.H...
V.V. F LI. IP. .HAEH.QTI DHILHC — к Р. RVP.EMS.E . IDR. TED.YQ..
V.V. F LII IP. .HAEH.QTI DHILHR— H Р. RVP.EMS.E . IDR. TEV.DQ..
V.V. F LI. IP. .HAEH.QII DHILHR— к Р. RVP.EMS.E . IDR. TED.EV..
V.V. F LI. IP. .HAEH.QMI DHILHR— H Р. RVP.EMS.E . IHR. TED.YQ..
V.V. F LI. IP. .HAEH.QTI DHILHR— к Р. HVP.EMSSE . ID. . TED.HQ..
V.V. F LI. IP. .HAEH.QTI DHILHR— к Р. HVP.EMSSE . ID. . TED.HQ..
V.V. F.LI. IP. .HAEH.QTI DHILHR— к Р. HVP.EMSSE . ID. . TED.HQ..
V.V. F.LI. IP. .HAEH.QTI DHILHR— к Р. HVP.EMSSE . ID. . TED.HQ..
V.V. F LI. IP. .HAEH.QTI DHILHR— к Р. HVP.EMSSE . ID. . TED.HQ..
V.V. F LI. IP. .HAEH.QTI DHILHY— к Р. HVP.EMSF. . ID. . TED.HQ..
V. . . Y IP. . HA. H. QQI DHILHR— и Q. PVP.DMSHE R . IDR. TED.HQ..
V. . . Y IP. . HA. H. QQI DHILHR— и Q. PVP.DMSHE R . IDR. TED.HQ..
V. . . F iii! IP. .HAEH.QQI DHILHR— к Р. HVP.EMSAE H IIDRF TED.HQ..
V. . . F LI. IP. .HAEH.QQI DHILHR— к Р. HHVP.EMSAE H IIDEF TED.HQ..
V. . . F LI. IP. .HAEH.QQI DHILHR— к Р. HVP.EMSAE H IIDEF TED.HQ..
V.V. F L. . IP. .HAEH.QII DHIMHR— Р. QVP.E.SFE Y . ID. . IE..VQ..
V.V. F L. . IP. .HAEH.QII DHIMHR— Р. QVP.E.SFE Y . ID. . IE..VQ..
V.V. F L. . IP. .HAEH.QII DHIMHR— Р. QVP.E.SFE Y . ID. . IE..VQ..
V. . . F L. . IP. .HAEH.QQI DHIMHR— D Р. RVP.EMSFE С . ID. . TE...Q..
V.V. F L. . IP. .HAAH.QKI DHIMHR— D Р. KVP.EMSFE Н . IE. . IE..FQ..
V.V. L. . IP. .HA.HAQQI DHI. HR— D Q. КНР.EISFE Y .MH. . IE..VQ..
L.A.M. M. . YP. .YS.E.MTTCRKIVHWRTHLKF -EEAK.S.E К . I. . . CH-VDQ..
L.A.M. M. . YP. . YS. E . MTTCRKIVHWRTHLKF -EEAK.S.E К . I. . . CH-VDQ..
L.A.M. M. . FP. .YS.E.MSTCRKIVHWRDHLKF -EEAK.SSE К . I. . . CH-VDQ..
L.A.M. M. . YP. .YS.E.LSTCKKIVHWRTHLKF -EEAK.S.A К CH-VDQ..
AHGLS . ATG. R. . . ATG. G. . .SHGSA.. .AHG.A. . .AHG.A. . .AKG.A. . .AHG.A. . .AKG.A. . .A.G.S. . .A.G.S. . .A.G.S. . .A.G.S. . .AHG. S. . .AHG. S. . .AHG. S. . .AHG. S. . .AHG. S. . .AHG. S. . .ARG.A. . .ARG.A. . .ARG.A. . .ARG.A. . .ARG.A. . .ATG.G.. .ATG.G.. .ATG.G.. .ATGSK.. .ATG. S. . . VTG. T. . . . KG. D . I . . KG. D . I . . KG. D . I . . HG. E . I
K.VH.DT.AL RDIH.DT.A. KDIH.DT.A. R. I. .DH.AL Q.V..EH.AL KDIH.ET.AM K..H.DT.AM KDIH.ET.A. KDIH.DT.A. V. .KDIH.DT.A. I..KDIH.DT.A. V..KDIH.DT.A. A..RDIH.DT.A. Q. .KDIS.DT.A. Q..KDIS.DT.A. Q..KDIS.DT.A. Q..KDIS.DT.A. Q. .KDIS.DT.A. ...KDIS.DT.A. S..KDI..HT.AQ :s. .KDI. .HT.AQ :i. .KDIH.DT.A. :i. .KDIH.DT.A. I..KDIH.DT.A. :. . .KDIH.DMIA. :. . .KDIH.DMIA. KDIH.DMIA. GDIH.DT.A. K.IH.DTFA. KDVH.DT.A. AH.W.E.V..DK.YQIE.A AH.W.Q.V..DK.YQIE.A AH.W.K.IE.DK.YQIK.A
AH. . .HS. KHV. RHA.
.V.V..PD.A ..M...SG.-AH. ..M.V.SA.-PQ. . .V.V.SPD.A. . ..A.V..P..IH. ..A.V.SVDHAH. ..A.V.SVDHVH. ..A...SPDGAH. ..A...SPDGAH. ..A.V.SS..AL. ..A.V.SS..AL. ..A.V.SS..AL. ..A.V.SS..AL. . .A.V.SSD.AF. . .A.V.SSD.AF. . .A.V.SSD.AF. . .A.V.SSD.AF. . .A.V.SSD.AF. ..A.V.SSDHAF. ..A.V.DS.HAF. ..A.V.DS.HAF. . .A.V.AS. .AI. . .A.V.AS. .AI. . .A.V.AS. .AI. Q. A...STDD.Y. " " .STDD.Y. .STDD.Y. .AAD-AH. .SA. .AY. .SA.-AH. .EVHD.L. .EVHD.L. .EVHD.L.
Q. A. Q. A. . .M. . .M.
AH. T.'.l. H. VE. DK. YQME. A. . .EVKDDL .
TK X
--------------------SEDEEEVSEDGCLEIRQFS---------SCS-------
.VS.YSQIPSGL--------PDEQDCSDSAT-DSSDLY.HSGL.—M.E.GDLAE.D---SSPLHL.LIHFSFKH ■
.MS. YIWHPEGE—HVHGGSDFEDLTDICS----SGSF. HSHDD-HG.E. DSLAEVG-APILDMTY. F . HFSFKH -
.MS.YIWHPEDE—HVHGGSDFDDLTDTCS----SSSFH-TQ..-DG.E.GSLAE.GHGPHLAVKY.F.HFSFKH
.VS.FSWSSGM--------PHDCSSSHSDT-DAYDSSPHSGV.—M.E.GDLAE.D---SSPLHL.LIHFSFKH -
. VS. FS----------------ESSCSDTETGHHSGSHPDSGD. —L.E. THLEK. D---SPPYYL.LIHFSFKH
. TS. QCWHSAET---FLFADPWSKCM-RTIWYGMSELVDVAGPLHR.DGRDLS—E—VTPSSRF. F . HFSFKH -
. TS.QCWDSAET---RLFAD------------YHYDS---------------------------------------
. SS.YAWHSHEG---HFDT-EHFDESDDESTCSGSTSD.-------------------------------------
. A3. YAWNSIIEG---HFEPDPHFDESDDESTSSGSTSD .D. RP .EAR.E. GDMAE . E~SSSSCKYTF . HFSFKH -
.TS.YSWHTSD.—AI YP AS D FE D SSDADSLSGSSSCL.HRHD.-VG.E.QGLAE.E— SGSGVHY.F.HFSFKH -. TS.YSWHTSD.—PHYP ASDFEDSSDSDSLSGSSSCL.HRHD.-VG.E.GGLAE.E—SGSCVHY.F.HFSFKH -.TS.YSWHTS-.—QVYP TS D FE D SSDADSLSGSSSCL.HRQD.-VG.E.GGLAE.E— SGSSVHY.F.HFSFKH -.TS.YSWHPSDH—QVLASE —EDSSDDGSMSGSSSCL.HRQD.-LG.E.GGLAE.D—SGSSVHY.F.HFSFKH ■ .TS.YSWHPSDE—HIYEAYEFEDSSDHGSLSGSSSCV.HHQDD-MG.ESSGFTE.E—SSSHVHY.F.HFSFKH -.TS.YSWHPSDE—HIYEAYEFEDSSDHGSLSGSSSСV.HHQDD-MG.ESSGFTE.E—SSSHVHY.F.HFSFKH ■ . TS. YSWHPSDE—HI YEAYEFEDSSDHGSLSGSSSCV.HHQDD-MG.ESSGFTE . E—SSSHVHY. F . HFSFKH -. TS. YSWHPSDE—HI YEAYEFEDSSDHGSLSGSSSCV.HHQDD-MG.ESSGFTE . E—SSSHVHY. F . HFSFKH -.TS.YSWHPSDE—HIYEAYEFEDSSDHGSLSGSSSСV.HHQDD-MG.ESSGFTE.E—SSSHVHY.F.HFSFKH ■ .TS.YSWHPSDG—HIYEAYEFEDSSDHGSLSGSSSCL.HRQDD-MTEDSDGLHE.E~SSAHVHY.F.HFSFKH -.QS.YSWHYSGE—RC FP THEHKDSSEGD SLCGSSGEL.HHHD.GVDIP.G-РАЕ.E— TSVSEHYPFDHFSFKH .QS.YSWHYSGE—EC FP THE HEDSSEGD SLCGSSGEL.HHHD.GVDIP.G-PAE.E—TSVSEHYPFDHFSFK-.RS.YSWHTSDE—QF FP SGEVPDYSDAD SMTHSSGCS.HHH..GEAEE.EGHAE.E—SGIPVDY.F.HFSFKH .RS.YSWHTSDE—QFFPSGEVPDYSDADSMTHSSGCS.HHH..GEAEE.EGHAE.E—SGIPVDY.F.HFSFKH .RS.YSWHTSDE—QFFPS-ELVGKLLSLVFVGYAISLHWIHVATQAEE.EGHAE.E—SGIPVDY.F.HFSFKH
. AC. HTWDDQVH----VASNDYDDRSETSSMSCGSSPH. С. Y. .-DA.EFGSMEE . G-APSLSVKY. F . HFSFKH -
. AC.RHTWDDQVH----VASHDYDDESETSSMSCGSSPHSCDY.EDA.EFGSMEE . G-APSLSVKY. F . HFSFKH ■
.AC. HTWDDQVH----VASHDYDDRSETSSMSCGSSPH. C. Y. .-DA.EFGSMEE . G-APSLSVKY. F . HFSFKH -
.MS. YIWHPEGEGEHLQGGSDFDDLTDTCS----TCSF. HTHD .-DG.E. GSLAD . H-APALAVKY. F . HFSFKH -
.MS.YIWHPEDE—HVHGESDCEDTTETCSGTCSSGSF.HVQD.-EG.E.GHLAD..-APHLAVHY.F.HFSFKH -
.MS.YIWHVED.-EHCAGGSDFYDHSETSS----SGSG.DSLD.-DG.E.ASLTE.G-HSALGVQY.F.HFSFKH -
QH. EKFE. ADDQIQ---------------------------------TSSKAGPW. KML----SSKDIHFVGYTYKH -
QH. EKFE. ADDQIQ---------------------------------TSSKAGPW. KML----SSKD IHFVGYTYKH -
QH. EKFE. ADDQIQ---------------------------------TSAKSGPW. KML----SSKD IHFVGYTYKH -
QH.VKFE.SEHQPQ---------------------------------TTSKTGPW.KML----SSKDVHFVGYTYKH -
Homo sapiens Vitis vmiiexa I'cjDulu» trichocaipa Atabidtjj&is tha Liana Ricinus communis Arabidcgsis thaliana Pfcyscoini.fcrei 1 a patens subsp . Physcomitrella patens subsp. Physcomitrella patens subsp . Physсo/iú.fcrei 1 a patens subsp. I'cjd и 1 и s tricho с mpa PcjjuIuv trichocarpa Ricinus cwumutii Vitis vinifera Ozyza sativa subsp. japónica Ozyza sativa subsp. japónica Ozyza sativa subsp. indica Ozyza sativa subsp. japónica Oryza sativa subsp. japónica Zea mays
Arabidqisis thaliana Araíjidcfjsis thaliana Arabidq>sis thaliana Arabidqpsis thaliana ñrabidqjsis thaliana Qxyza sativa subsp. japónica Oryza sativa subsp. indica Oryza sativa subsp. japónica Ricinus communis Vitis viniíera
XtLtis1 Tziniíex-a PcjDulu» trichoс¿ccjj-a Pcpulus trichocarpa
patens patens patens patens
О C\
9,
рз Я S Л
ю о
о
•р
н о
Рис. 1. Выравнивание последовательностей каталитических комплексов (каталитический S TKc и вспомогательный S TK X домены) протеинкиназы MAST2 человека (Q6P0Q8) и ее растительных гомологов.
Примечание: NP BIND (АТР) - область связывания нуклеотидфосфата; Binding site (ATP) - сайт связывания с АТФ; ACT SITE -
акцептор протонов
Высокая степень сходства первичных последовательностей каталитических доменов белка с неизвестной функцией A7PHB5 из винограда и протеинкиназы MAST2 человека делает первую оптимальным кандидатом для реконструкции пространственной структуры по гомологии.
Ввиду отсутствия информации о пространственной структуре эталонной протеинкиназы MAST2 человека, пространственная структура каталитического домена A7PHB5, названого нами GMLK (Grape MAST2-Like Kinase), была реконструирована с использованием в качестве матрицы каталитического домена цАМФ-зависимой протеинкиназы из свиньи (Sus scrofa) (pdb: 1CDK, Swiss-Prot: KAPCA_PIG, UniProt: P36887, рис. 2).
Рис. 2. Пространственная структура каталитических доменов цАМФ-зависимой протеинкиназы из свиньи (Sus scrofa) (pdb: 1CDK) и ее растительного гомолога -GMLK (Grape MAST2-Like Kinase) из Vitis vinifera: а - область связывания АТФ (NP_BIND ATP), б - активный сайт, в - вариабельные области
Уровень идентичности последовательностей каталитических доменов матрицы (1CDK) и целевого белка (A7PHB5) составляет 40,9% при 66,8%-ном сходстве. Это является достаточным для корректного предсказания трёхмерной структуры по гомологии [4]. Интересно то, что, несмотря на имеющиеся различия в доменной архитектуре матрицы и целевого белка, а также наличие дополнительной петли из 15 аминокислот в каталитическом домене белка A7PHB5, границы каталитических доменов обоих белков совпадают.
Обнаружено, что расхождение в пространственных структурах соответствующих полным последовательностям каталитических доменов по всей длине цепей составляет 1,63 А. Наиболее вариабельными участками в структуре GMLK оказались области петель, соответствующих доменам Сер-999 - Арг-1017 и Про-1083 - Про-1085 в аминокислотной последовательности цАМФ-зависимой протеинкиназы свиньи (P36887; pdb: 1CDK). Определённая вариабельность также наблюдается в области остатка Асп-988 (соответствует Асп-1777 у 1CDK) и, что наиболее интересно, в области Арг-862 - Ала-864
в
в
1CDK
GMLK
(Тре-51 - Сер-53 у 1CDK), которая входит в область нуклеотид-связывающей петли. Впрочем, последний факт вполне объясним, учитывая упомянутую замену Тре-51 на Арг-862 в начале нуклеотид-связывающей петли. Кроме того, наблюдается консервативность дополнительного остатка Лиз-883 (Лиз-72 - у 1CDK) АТФ-связывающего центра и активного центра (акцептор протонов) - Асп-977 (аналог у 1CDK - Асп-166). Также, у GMLK отсутствует модифицированный треонин, соответствующий положению Тре-197 у 1CDK. Следует отметить, что у исходной протеинкиназы MAST2 человека, этот остаток также отсутствует, а модификации треонина известны только для остатков треонина, находящихся вне каталитического домена.
Выводы
На основании гомологии последовательности каталитического комплекса протеинкиназы MAST2 из Homo sapiens, участвующей в фосфорилировании белков микротрубочек и регуляции клеточного цикла, обнаружено 34 растительных гомолога. Анализ результатов BLASTp-сканирования базы данных UniProt и результаты множественных выравниваний последовательностей каталитических комплексов показали, что ближайшими растительными гомологами протеинкиназы MAST2 из H. sapiens являются белки с ранее неизвестной функцией: A7PHB5 из V. vinifera и B9I4L4 из P. balsamifera ssp. trichocarpa. Реконструкция пространственной структуры каталитического домена протеинкиназы A7PHB5 из V. vinifera подтвердила высокое сходство ее каталитического домена и каталитических доменов группы животных МА$Т2-подобных цАМФ-зависимых протеинкиназ.
Данная работа выполнена в рамках проекта 08-04-90454: «Сравнительный анализ киномов микротрубочек животных и высших растений» (Совместный конкурс НАН Украины — РФФИ 2008-09 г.г.).
Список литературы
1. Биоинформационный поиск растительных протеинкиназ, участвующих в фосфорилировании белков микротрубочек и регуляции деления клеток / Карпов П.А., Надеждина Е.С., Емец А.И., Матусов В.Г., Ныпорко А.Ю., Шашина Н.Ю., Блюм Я.Б. // Цитол. и генетика. - 2009. - № 3. - С. 63-79.
2. Claverie J.-M., Notredame C. Bioinformatics for dummies. - New York: Wiley Publishing, 2007. - 436 p.
3. Hanks S.K., Quinn A.M., Hunter T. The protein kinase family: conserved features and deduced phylogeny of the catalytic domains // Science. - 1988. - V. 241, N 4861. - P.42-52.
4. Krieger E., Nabuurs S.B., Vriend G. Homology modeling // Structural Bioinformatics / Ed. by Bourne P.E., Weissig H.: John Wiley & Sons. - 2003. - P. 509-524.
5. Clustal W and Clustal X version 2.0 / Larkin M.A., Blackshields G., Brown N.P., Chenna R., McGettigan P.A., McWilliam H., Valentin F., Wallace I.M., Wilm A., Lopez R., Thompson J.D., Gibson T.J., Higgins D.G. // Bioinformatics. - 2007. - V. 23. - P. 2947-2948.
6. SMART 5: domains in the context of genomes and networks / Letunic I., Copley R.R., Pils B., Pinkert S., Schultz J., Bork P. // Nucl. Acids Res. - 2006. - V. 34 (Database issue). - P. 257-260.
7. The protein kinase complement of the human genome / Manning G., Whyte D.B., Martinez R, Hunter T., Sudarsanam S. // Science. - 2002. - V. 298, № 5600. - P. 1912-1934.
8. Ranganathan R., Ross E.M. PDZ domain proteins: scaffolds for signaling complexes // Curr. Biol. - 1997. - V. 7. - P. 770-773.
9. UniProt Consortium. The universal protein resource (UniProt) // Nucl. Acids Res. -2008. - V. 36 (Database issue). - P. 190-195.
10. Binding of PTEN to specific PDZ domains contributes to PTEN protein stability and
phosphorylation by microtubule-associated serine/threonine kinases / Valiente M., Andrés-Pons A., Gomar B., Torres J., Gil A., Tapparel C., Antonarakis S.E., Pulido R. // J. Biol. Chem. -2005. - V. 280, N 32. - P. 28936-28943.
11. Walden P.D., Cowan N.J. A novel 205-kilodalton testis-specific serine/threonine protein kinase associated with microtubules of the spermatid manchette // Mol. Cell. Biol. -1993. - V. 13, N 12. - P. 7625-7635.
ПРОБЛЕМИ Б1ОБЕЗПЕКИ ПРИ ВИКОРИСТАНН1 ГМ-РОСЛИН
С.Д. РУДИШИН, кандидат б1олог1чних наук Ушверситет «УКРАША», Вшниця
Вступ
Анал^ичний погляд на початок XXI столбя свщчить, що двi глобальш проблеми -харчування та еколопчна безпека - стають для цившзацп найголовшшими. Ус iншi -економiчнi, енергетичнi, технологiчнi, демографiчнi, медичнi, соцiальнi, вiйськовi, психологiчнi - прямо або опосередковано пов'язаш з ними. Сьогодш виробництво сшьськогосподарсько'1 продукцп досягае близько 5 млрд. тонн на рш. Щоб збiльшити цей показник вдвiчi i забезпечити 1жею у 2025 р. майже 9 млрд. населення Земл^ традицiйних способiв буде недостатньо. Звiдси, створення i впровадження генетично модифшованих органiзмiв (ГМО) е науково-пол^ичною проблемою.
Необхiдно констатувати, що засоби масово'1 шформацп, а не академiчнi науковi журнали, з самого початку роб^ у цьому напрямку надшили ГМО презумпщею вини. Звщси ГМ рослини вважаються потенцшно небезпечними доти, доки не доведена ïx повна безпечнiсть. Зауважимо, що менший запас у пересiчного украшця бiологiчниx знань, то бiльше пашка населення вiд жаху статей журналютсв. Генетики-професiонали бiльш спокiйнi i толерантш [1, 2, 4, 8, 9]. За таких умов особливо важливим стае професшне розумшня проблеми, здшснення заxодiв щодо посилення бiобезпеки на державному рiвнi, захисту громадян вщ можливих ризикiв використання ГМО. Еколопчна i бюлопчна науки, освiта i просв^а стають одним з головних важелiв еколого-безпечного (збалансованого) розвитку будь-яко'1' краши, iнструментом еколопзацп людсько'1' дiяльностi, вдосконалення виробництва i природокористування на засадах коеволюцшно'1' прарадигми з урахуванням можливостей бiосфери. Високий рiвень бюлопчних та екологiчниx знань сьогоднi е основним фактором тдвищення якостi i безпеки життя, збереження i вщновлення потенцiалу природи [7]. Крiм того, важливо оцшити мiсце Укра'1'ни в процеа розвитку новiтнix бiотеxнологiй та ïï власнi економiчнi iнтереси як потужного виробника продовольства.
Обговорення
За останш 25 роюв бiотеxнологiя, використовуючи рекомбшантш (гiбриднi) ДНК, перетворилась в ушкальний науковий метод дослiдження i одночасно у виробництво продукцп сшьського господарства, харчування. ДНК-теxнологiï дозволяють бютехнологам вiдбирати i вводити в рослини конкретш гени стiйкостi до шкщниюв, хвороб, гербiцидiв, холоду, нестачi вологи, засолення, кислотностi грунту тощо. Вщомо понад 20 способiв проникнення та м1жвидово'1 мiграцiï генетичних елементiв; до ïx складу зараховують трансформацiю, трансдукщю, транспозони, вiруси, нестатевий обмiн хромосомами, утворення симбiотичниx асоцiацiй тощо. Технология створення ГМ-рослин складаеться з багатьох етатв, серед яких можна видшити такi: 1) одержання конкретних гешв, створення векторiв; 2) трансформацiя рослинних клiтин за допомогою бактерiальниx плазмщ; 3) пiдтвердження трансформацiï молекулярно-генетичними методами - виявлення
