Системы рестрикции-модификации со специфичностями GGATC, GATGC и GATGG. Часть 1. Эволюция и экология

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

В работе исследована эволюция систем рестрикции-модификации, белки которых содержат эндонуклеазный домен семейства RE_AlwI и либо две ДНК-метилтрансферазы, каждая с доменом семейства MethyltransfD12, либо одну ДНК-метилтрансферазу с двумя доменами этого семейства. Все такие системы узнают одну из трёх последовательностей ДНК, а именно GGATC, GATGC или GATGG, а эндонуклеазы рестрикции этих систем разделяются по сходству полных последовательностей на три клады, однозначно соответствующие специфичностям. ДНК-метилтрансферазные домены этих систем по сходству последовательностей делятся на две группы, причём два домена каждой системы относятся к разным группам, а в пределах каждой группы домены разделяются на три клады, соответствующие специфичности. Обнаружены признаки множественных межвидовых горизонтальных переносов систем в целом, а также свидетельства переноса генов между системами, в том числе переноса одной из ДНК-метилтрансфераз с изменением специфичности. Выявлены эволюционные связи ДНК-метилтрансфераз из таких систем с другими, в том числе одиночными, ДНК-метилтрансферазами.

Об авторах

С. А. Спирин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; НИУ «Высшая школа экономики»; НИЦ «Курчатовский институт» – НИИСИ

Email: sas@belozersky.msu.ru
119234 Москва, Россия; 109028 Москва, Россия; 117218 Москва, Россия

И. С. Русинов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

119234 Москва, Россия

О. Л. Макарикова

НИУ «Московский физико-технический институт»

117303 Москва, Россия

А. В. Алексеевский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; НИЦ «Курчатовский институт» – НИИСИ

119234 Москва, Россия; 117218 Москва, Россия

А. С. Карягина

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Минздрава России; ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии

119234 Москва, Россия; 123098 Москва, Россия; 127550 Москва, Россия

Список литературы

  1. Williams, R. J. (2003) Restriction endonucleases: classification, properties, and applications,Mol. Biotechnol.,23, 225-244,https://doi.org/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,https://doi.org/10.1093/nar/gkg274.
  3. 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,https://doi.org/10.3109/10409231003628007.
  4. Vasu, K., and Nagaraja, V. (2013) Diverse functions of restriction-modification systems in addition to cellular defense,Microbiol. Mol. Biol. Rev.,77, 53-72,https://doi.org/10.1128/mmbr.00044-12.
  5. Fokina, A. S., Karyagina, A. S., Rusinov, I. S., Moshensky, D. M., Spirin, S. A., and Alexeevski, A. V. (2023) Evolution of restriction–modification systems consisting of one restriction endonuclease and two DNA methyltransferases,Biochemistry (Moscow),88, 253-261,https://doi.org/10.1134/S0006297923020086.
  6. 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,https://doi.org/10.1093/nar/gkaa913.
  7. 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,https://doi.org/10.1093/nar/ gku1046.
  8. Edgar, R.C. (2004) MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput,Nucleic Acids Res.,32, 1792-1797,https://doi.org/10.1093/nar/gkh340.
  9. Lefort, V., Desper, R., and Gascuel, O. (2015) FastME 2.0: A comprehensive, accurate, and fast distance-based phylogeny inference program,Mol. Biol. Evol.,32, 2798-2800,https://doi.org/10.1093/molbev/msv150.
  10. Kumar, S., Stecher, G., and Tamura, K. (2016) MEGA7: Molecular Evolutionary Genetics Analysis version 7.0 for bigger datasets,Mol. Biol. Evol., 33, 1870-1874, doi: 10.1093/molbev/msw054.
  11. 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,https://doi.org/10.1093/nar/gkab301.
  12. 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,https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl158.
  13. Burge, C., Campbell, A. M., and Karlin, S. (1992) Over- and under-representation of short oligonucleotides in DNA sequences,Proc. Natl. Acad. Sci. USA,89, 1358-1362,https://doi.org/10.1073/pnas.89.4.1358.
  14. Rusinov, I. S., Ershova, A. S., Karyagina, A. S., Spirin, S. A., and Alexeevski, A. V. (2018) Comparison of methods of detection of exceptional sequences in prokaryotic genomes,Biochemistry (Moscow),83, 129-139,https://doi.org/10.1134/S0006297918020050.
  15. Karlin, S., Burge, C., and Campbell, A. M. (1992) Statistical analyses of counts and distributions of restriction sites in DNA sequences,Nucleic Acids Res.,20, 1363-1370,https://doi.org/10.1093/nar/20.6.1363.
  16. Rusinov, I., Ershova, A., Karyagina, A., Spirin, S., and Alexeevski, A. (2015) Lifespan of restriction-modification systems critically affects avoidance of their recognition sites in host genomes,BMC Genomics,16, 1-15,https://doi.org/10.1186/s12864-015-2288-4.
  17. Brézellec, P., Hoebeke, M., Hiet, M. S., Pasek, S., and Ferat, J. L. (2006) DomainSieve: a protein domain-based screen that led to the identification of dam-associated genes with potential link to DNA maintenance,Bioinformatics,22, 1935-1941,https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btl336.
  18. Murray, N. E. (2002) 2001 Fred Griffith review lecture. Immigration control of DNA in bacteria: self versus non-self,Microbiology,148, 3-20,https://doi.org/10.1099/00221287-148-1-3.
  19. Friedrich, T., Fatemi, M., Gowhar, H., Leismann, O., and Jeltsch, A. (2000) Specificity of DNA binding and methylation by the M.FokI DNA methyltransferase,Biochim. Biophys. Acta,1480, 145-159,https://doi.org/10.1016/s0167-4838(00)00065-0.
  20. Horton, J. R., Liebert, K., Bekes, M., Jeltsch, A., and Cheng, X. (2006) Structure and substrate recognition of theEscherichiacoliDNA adenine methyltransferase,J. Mol. Biol.,358, 559-570,https://doi.org/10.1016/j.jmb.2006.02.028.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

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».