Эволюция систем рестрикции-модификации, содержащих одну эндонуклеазу рестрикции и две ДНК-метилтрансферазы

Обложка
  • Авторы: Фокина А.С1, Карягина А.С2,3,4, Русинов И.С3, Мошенский Д.М1,3, Спирин С.А3,5,6, Алексеевский А.В1,3,6
  • Учреждения:
    1. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет биоинженерии и биоинформатики
    2. Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России
    3. НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
    4. Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии
    5. НИУ «Высшая школа экономики»
    6. ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН
  • Выпуск: Том 88, № 2 (2023)
  • Страницы: 285-294
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://journal-vniispk.ru/0320-9725/article/view/144641
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0320972523020082
  • EDN: https://elibrary.ru/QGVWOU
  • ID: 144641

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Некоторые системы рестрикции-модификации содержат две ДНК-метилтрансферазы. В настоящей работе проведена классификация таких систем по присутствующим в белках систем каталитическим доменам, характерным для эндонуклеаз рестрикции и ДНК-метилтрансфераз. Подробно исследована эволюция белков из систем рестрикции-модификации, содержащих эндонуклеазный домен семейства NOV_C и две ДНК-метилтрансферазы, обе с доменами семейства DNA_methylase. Выяснено, что ДНК-метилтрансферазы таких систем разделяются на филогенетическом дереве на две клады так, что ферменты одной системы оказываются в разных кладах, что свидетельствует о независимой эволюции двух метилтрансфераз. Обнаружены свидетельства множественных межвидовых горизонтальных переносов систем в целом, а также случаи переноса генов между системами.

Об авторах

А. С Фокина

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет биоинженерии и биоинформатики

Email: sas@belozersky.msu.ru
119234 Москва, Россия

А. С Карягина

Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России;НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологии

Email: sas@belozersky.msu.ru
123098 Москва, Россия;119992 Москва, Россия;127550 Москва, Россия

И. С Русинов

НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: sas@belozersky.msu.ru
119992 Москва, Россия

Д. М Мошенский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет биоинженерии и биоинформатики;НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: sas@belozersky.msu.ru
119234 Москва, Россия;119992 Москва, Россия

С. А Спирин

НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;НИУ «Высшая школа экономики»;ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

Email: sas@belozersky.msu.ru
119992 Москва, Россия;109028 Москва, Россия;117218 Москва, Россия

А. В Алексеевский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет биоинженерии и биоинформатики;НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова;ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

Email: sas@belozersky.msu.ru
119234 Москва, Россия;119992 Москва, Россия;117218 Москва, Россия

Список литературы

  1. Williams, R. J. (2003) Restriction endonucleases: Classification, properties, and applications, Mol. Biotechnol., 23, 225-244, doi: 10.1385/mb:23:3:225.
  2. Roberts, R. J. (2003) A nomenclature for restriction enzymes, DNA methyltransferases, homing endonucleases and their genes, Nucleic Acids Res., 31, 1805-1812, doi: 10.1093/nar/gkg274.
  3. Pingoud, A., Wilson, G. G., and Wende, W. (2014) Type II restriction endonucleases - a historical perspective and more, Nucleic Acids Res., 42, 7489-7527, doi: 10.1093/nar/gku447.
  4. Szybalski, W., Kim, S. C., Hasan, N., and Podhajska, A. J. (1991) Class-IIS restriction enzymes - a review, Gene, 100, 13-26, doi: 10.1016/0378-1119(91)90345-c.
  5. Madhusoodanan, U. K., and Rao, D. N. (2010) Diversity of DNA methyltransferases that recognize asymmetric target sequences, Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol., 45, 125-145, doi: 10.3109/10409231003628007.
  6. Vasu, K., and Nagaraja, V. (2013) Diverse functions of restriction-modification systems in addition to cellular defense, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 77, 53-72, doi: 10.1128/mmbr.00044-12.
  7. Furmanek-Blaszk, B., Boratynski, R., Zolcinska, N., and Sektas, M. (2009) M1.MboII and M2.MboII type IIS methyltransferases: Different specificities, the same target, Microbiology, 155, 1111-1121, doi: 10.1099/mic.0.025023-0.
  8. Kriukiene, E., Lubiene, J., Lagunavicius, A., and Lubys, A. (2005) MnlI - The member of H-N-H subtype of Type IIS restriction endonucleases, Biochim. Biophys. Acta, 1751, 194-204, doi: 10.1016/j.bbapap.2005.06.006.
  9. Sapranauskas, R., Sasnauskas, G., Lagunavicius, A., Vilkaitis, G., Lubys, A., and Siksnys, V. (2000) Novel subtype of type IIS restriction enzymes, J. Biol. Chem., 275, 30878-30885, doi: 10.1074/jbc.m003350200.
  10. Sugisaki, H., Kita, K., and Takanami, M. (1989) The FokI restriction-modification system, J. Biol. Chem., 264, 5757-5761, doi: 10.1016/s0021-9258(18)83614-6.
  11. Mistry, J., Chuguransky, S., Williams, L., Qureshi, M., Salazar, G. A., Sonnhammer, E. L. L., Tosatto, S. C. E., Paladin, L., Raj, S., Richardson, L. J., Finn, R. D., and Bateman, A. (2020) Pfam: The protein families database in 2021, Nucleic Acids Res., 49, D412-D419, doi: 10.1093/nar/gkaa913.
  12. Roberts, R. J., Vincze, T., Posfai, J., and Macelis, D. (2014) REBASE - a database for DNA restriction and modification: Enzymes, genes and genomes, Nucleic Acids Res., 43, D298-D299, doi: 10.1093/nar/gku1046.
  13. Lemoine, F., Correia, D., Lefort, V., Dopplt-Azeroual, O., Mareuil, F., Coen-Boulakia, S., and Gascuel, O. (2019) NGPhylogeny.fr: new generation phylogenetic services for non-specialists, Nucleic Acids Research, 47, W260-W265, doi: 10.1093/nar/gkz303.
  14. Letunic, I., and Bork, P. (2021) Interactive Tree Of Life (iTOL) v5: An online tool for phylogenetic tree display and annotation, Nucleic Acids Res., 49, W293-W296, doi: 10.1093/nar/gkab301.
  15. Li, W., and Godzik, A. (2006) Cd-hit: a fast program for clustering and comparing large sets of protein or nucleotide sequences, Bioinformatics, 22, 1658-1659, doi: 10.1093/bioinformatics/btl158.
  16. Steczkiewicz, K., Muszewska, A., Knizewski, L., Rychlewski, L., and Ginalski, K. (2012) Sequence, structure and functional diversity of PD-(D/E)XK phosphodiesterase superfamily, Nucleic Acids Res., 40, 7016-7045, doi: 10.1093/nar/gks382.
  17. Sukackaite, R., Grazulis, S., Bochtler, M., and Siksnys, V. (2008) The recognition domain of the BpuJI restriction endonuclease in complex with cognate DNA at 1.3-Å resolution, J. Mol. Biol., 378, 1084-1093, doi: 10.1016/j.jmb.2008.03.041.
  18. Sukackaite, R., Lagunavicius, A., Stankevicius, K., Urbanke, C., Venclovas, Č., and Siksnys, V. (2007) Restriction endonuclease BpuJI specific for the 5′-CCCGT sequence is related to the archaeal Holliday junction resolvase family, Nucleic Acids Res., 35, 2377-2389, doi: 10.1093/nar/gkm164.
  19. Degtyarev, S. K., Netesova, N. A., Chizhikov, V. E., and Abdurashitov, M. (1998) Cloning and characterization of the gene encoding M.FauI DNA methyltransferase, Biol. Chem., 379, 567-568.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».