Эволюция редактируемых генов митохондриального генома трипаносоматид

Герасимов, Евгений Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Эволюция редактируемых генов митохондриального генома трипаносоматид
ВАК РФ 03.01.03, Молекулярная биология

Автореферат диссертации по теме "Эволюция редактируемых генов митохондриального генома трипаносоматид"

На правах рукописи

Герасимов Евгений Сергеевич

Эволюция редактируемых генов митохондриального генома трипаносоматид

03.01.03 — Молекулярная биология

2 5 ОКТ 2012

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2012

005053742

Работа выполнена на кафедре молекулярной биологии Биологического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова".

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Доктор биологических наук, профессор Колесников Александр Александрович ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Рубцов Петр Михайлович, доктор биологических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Российской академии наук, заведующий лабораторией молекулярной эндокринологии.

Кульбачинский Андрей Владимирович, доктор биологических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной генетики Российской академии наук, заведующий лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей генетики им. Н И. Вавилова Российской академии наук

Защита состоится 11 октября 2012 г. в 11 часов на заседании Совета Д 501.001.76 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119234 Москва, Ленинские Горы, МГУ, Биологический факультет, ауд. 389.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Автореферат разослан « {Ц » А' 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук

И.А. Крашенинников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы:

Редактирование РНК широко распространено в природе и встречается у представителей разных филогенетических групп от вирусов до человека. Внутри отдельных филумов обнаруживаются разные механизмы РНК редактирования, в него вовлекаются транскрипты разных генов, в ряде случаев редактирование вносит существенный вклад в экспрессию генома,

В митохондриях простейших из группы Trypanosomatidae происходит редактирование путем вставки или удале1шя уридиловых оснований. Большинство митохондриальных генов, называемых криптогенами, нуждается в редактировании их транскриптов в участке, называемом редактируемым доменом (РД). Механизм уридилового редактирования на сегодняшний день достаточно хорошо изучен. Необходимые реакции осуществляются сложным белковым комплексом, эдитосомой, при участии дополнительных белковых факторов и молекул гРНК. Молекула гРНК определяет место и количество вставляемых или удаляемых уридилов, а белки эдитосомы осуществляют необходимые реакции.

Как правило, зона РД криптогена не содержит открытой рамки считывания, которая впоследствии создается уридиловым редактированием. Так как около 12 из 18 митохондриальных генов трипаносоматид — криптогены, редактирование вносит решающий вклад в экспрессию генома этой органеллы. Несмотря на достаточно глубокое изучение механизмов данного процесса, его эволюционные аспекты и назначение остаются во многом спорными и неизвестными.

Сравнительный анализ известных у трипаносоматид структур криптогенов показывает, что длина РД варьирует у разных криптогенов, также длина РД одного криптогена в некоторых случаях варьирует у видов, входящих в разные филогенетические группы. Некоторые криптогены, называемые полностью редактируемыми (pan-edited), нуждаются в редактировании по

всей длине транскрипта и не содержат открытой рамки считывания, тогда как другие, называемые 5'-редактируемыми, имеют транскрипты, содержащие 3'-фрагмент открытой рамки считывания и редактируемый домен на 5' конце.

На сегодняшний день хорошо изученными являются представители гетероксенных видов (род Trypanosoma, род Leishmania) в виду их медицинской и практической значимости для человека: данные виды вызывают болезни человека и домашних животных, а иногда и растений. Представители же гомоксенных видов, образующие на филогенетическом дереве трипаносоматид большинство ветвей, остаются практически неизученными, в редких случаях изученными фрагментарно. Недостаток данных о структуре криптогенов представителей разных филогенетических групп не дает возможности провести информативный сравнительный анализ и выявить закономерности в эволюции и структурной организации криптогенов трипаносоматид. В нашей работе мы пытаемся расширить спектр известных нам последовательностей криптогенов ранее неизученных гомоксенных трипаносоматид. Цели работы:

1) Установить возможное разнообразие структур РД криптогенов разных представителей группы Trypanosomatidae.

2) Определить, насколько распространено явление редукции длины РД среди гомоксенных видов, происходит ли редукция длины РД согласованно у нескольких генов или носит индивидуальный характер.

3) Выявить общие черты структурной организации РД криптогенов трипаносоматид и факторы, влияющие на изменение длины РД криптогена и его первичную структуру.

Экспериментальные задачи:

1) С помощью ПЦР и молекулярного клонирования получить первичные структуры криптогенов и отредактированных мРНК нескольких

представителей пшоксенных трипаносоматид из разных филогенетических групп.

2) Определить границы РД исследуемых криптогенов.

3) Установить филогенетические отношения между изучаемыми в работе и используемыми для сравнительных анализов видами трипаносоматид.

4) Провести сравнительный анализ первичных структур РД криптогенов, полученных в работе, и структур, известных из баз данных, и выявить структурные варианты организации РД.

Научная новизна:

1) Впервые установлены первичные структуры криптогенов и отредактированных мРНК ранее неизученных гомоксенных трипаносоматид, принадлежащих к разным филогенетическим группам.

2) Обнаружены случаи совместной редукции длины РД у криптогенов А6, N08, СОШ. Полученные данные являются подтверждением ретропозиционной гипотезы, высказанной ранее в работах других авторов.

3) Выявлены три принципиальных структурных варианта организации РД криптогенов трипаносоматид: полностью редактируемые с вариабельной структурой РД; консервативные с коротким РД и криптогены, претерпевающие редукцию длины РД. Сформулированы возможные причины, обуславливающие тот или иной вариант организации РД.

4) Впервые показано альтернативное редактирование криптогена грэ12 у ШаНасе'та зр. \Узс1. Ранее случаи альтернативного редактирования были известны для других полностью редактируемых криптогенов (СОШ, 05, N09). Нами впервые показано, что причиной альтернативного редактирования может являться гетерогенность максикольцевого генома.

Структура диссертации:

Диссертация состоит из четырех частей: 1) Обзор литературы; 2) Материалы и методы; 3) Результаты и обсуждение; 4) Приложения.

Работа содержит список цитируемой литературы (342 ссылки), 23 рисунка, 3 таблицы. Общий объем диссертации 132 страницы. Апробация работы и публикации:

Результаты диссертации были представлены на регулярно проводящихся семинарах кафедры молекулярной биологии Биологического факультета МГУ, а также на международных конференциях: международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ломоносов-2010 и -Ломоносов-2012, Москва, Россия, 2010 и 2012 годы; VI European Congress of Protistology, Берлин, Германия, 2011; совместная конференция ISOP/ISEP «Protist-2012», Осло, Норвегия, 2012. По теме диссертации опубликовано 3 статьи.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе использовались культуры Leptomonas collosoma АТСС 30261, Leptomonas seymouri АТСС 30220, Leptomonas rigidus (изоляты lb, PL и Sid), Leptomonas pyrrhocoris, Wallaceina sp. Wsd, Wallaceina podlipaevi, Herpetomonas pessoai, Herpetomonas muscarum, Angomonas deanei, любезно предоставленные сотрудниками Зоологического института РАН, (199034, Санкт-Петербург). Культуры клеток трипаносоматид растили при 26°С на среде Brain Heart Infusion (Becton, Dickinson and Company) с добавлением гемина (10 мкг/мл). Кинетопластнуго ДНК выделяли на 10 день культивирования по методике, описанной в работе Maslov et al., (1984). РНК выделяли набором для выделения РНК RNeasy Mini Kit («QIAGEN», Германия). Обратную транскрипцию проводили по методике, описанной фирмой-производителем обратной транскриптазы RevertAid™ RT («Fermentas», Литва). Для ПЦР использовали наборы GenePak PCR Core Kit («ИзоГен», Москва). Молекулярное клонирование проводили наборами

CloneJET и InsTAclone PCR Cloning Kit («Fermentas», Литва). Синтез праймеров и секвенирование образцов проводила фирма «Синтол» (Москва).

Анализ полученных последовательностей осуществляли в программах MEGA 5.03, BioEdit, пакете программ Vector NTI, а также использовали серверы BLAST, ClustalW, MUSCLE, MAFFT, ORF Finder, доступные в сети «Интернет» на сайтах NCBI, EBI-EMBL и других организаций.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Установление структуры криптогена ND8 WaUaceina sp. Wsd, Leptomonas collosoma, Leptomonas rigidus u Angomonas deanei (Herpetomonas roitmani).

Открытие у Strigomonas. oncopelti варианта 5' редактируемого криптогена ND8 (Aravin et al, 1998) привело к пониманию, что редукция РД может быть достаточно распространенным явлением среди трипаносоматид и не ограничиваться только РД криптогенов ND7, COIII и А6 у представителей «слабодивергирующей» группы. Однако, последующий скрининг ND8 гомоксенных видов из «слабодивергирующей» группы (Merzlyak et al., 2001) не выявил новых вариантов с редукцией РД. В данной работе мы установили структуру криптогена ND8 у 4 прежде неизученных видов гомоксенных трипаносоматид, не входящих в «слабодивергирующую» группу: Wallaceina sp. Wsd, Leptomonas collosoma, Leptomonas rigidus и Angomonas deanei, эндосимбионт-содержащего вида, родственного S. oncopelti.

Нуклеотидные последовательности криптогенов ND8 трех видов гомоксенных трипаносомтид Wallaceina sp. Wsd, Leptomonas collosoma и Leptomonas rigidus оказались схожими по длине и первичной структуре с отредактированной мРНК «модельных» трипаносоматид. Криптоген четвертого изучаемого вида, A. deanei, по первичной структуре оказался схожим с криптогеном S. oncopelti. Результаты выравнивания приведены на рис. 1.

WW5d RNA (El ,-4¡GÜ ДИгдСТД! S ¡ÂïjÛj TCTTCTTTTGTAATATTTTATATGTG

Wwsd DMA (1) A G GA AT TCTTCTTTTGTAATATTTTATATGTG

Icol DNA (2) A G GA AT TCTTTTTTTGTATTGCTTTATATGTG

Lrig DNA (3! A G GA AT TCTTTTTTTGTAATATTTTATATGTG

Sonc DNA (4) ATG TG G GA GT С G G A A G G

Adea DNA (5) ATG G A A С G G A A G G

Ltar ENA (6) ATGTTTGTTTATGATTTTT GTTT TTCTTTTTTTGTTTGTTTTTATATGTG

Ltar DNA (7) A GA GTTTT С G G A A G G

Tbru DNA (8) A G GA GTTTTT G G A A G G

Thru RNA (9) ATGTTTTTTTTTGATTTTTTGTTTTTTTTTTTT GTTTGTTTTTATATGTG

(11 TTTTGTTTGTT GT GTTA CTTAT ATTTTACCATTAGAATTATGTATGGTAAGTGTGATGGTT

(2) TT' TTGTTTGTT GT GTTA CATAT ATTTTACCATTAGAATTATGCATGGTTAGTGTGATGGTA

(3) TTTTGTTTGTT GT GTTA CATAT ATACTACCATTAGAATTATGTATGGTTAGTGTAATGGTA

(4) G G G G A С A GT ACC TGGAG AACCAA G AG G G G

(S) G G G G GT G A G CCG GGAA AACG G AG G A G

(6) TTTTTTATGTT GT GTTA CTTTG GTTTTACCATTGGAGTTGACCATTGTTAGTATTTGTGTT

(7) A G G G AT С G G ACCA GGAG GACCA G AG A G GTTT

(8) T a G G G ATTTTC ATTTTGATTTCCCA GAG AACCA G AG A GG

(9) TTTTGTTTGTT GT GTTA CT ATTT GTTTACCCATT GAGTTAACCATTGTTAGTTTATTGGTT

(1) AGAGGAAATCATTT.TTTACGTTTTTATT GAT

(2) AGAGGAAATCACTTTTTAAGATTTTATT GAT

(3) AGAGGGAATCACTTTTTAAGATTTTATT GAT

(4) CG GG A ACATT ACG A GA

(5) CG GG A ACA GCG A GG

(6) CGTGGTAACCATTTTTTTGCGTTTTTATT GAT

(7) CG GG AACCA GCG ATTT GATTTG GG ¡8) CG GG AACCA GCGTTTT ATTTTTGG G GG (9) CGTGGTAACCATTTTTTGCGTTTTTATT GGT

GTGGATTAGAA CGTTGTATAGCTTGTCGATTATGTGA GTGGTTTAGAA CGTTGCATAGCCTGTAGATTATGTGA GTGGTTTAGAA CGTTGCATAGCTTGCAGATTATGTGA G GGT AGAAGCGG A GCTTGTCG G GTGA G GG AGA GCGG A GC G CG A G GA GTGGTTTAGAA CGTTGTATTGCCTGCCGTTTATGTGA AGAA CG G A GCC GCCG A GTGA G GG AGA GCG G A GC G CG A G GA GTGGTTTAGA GCGTTGTATTGCTTGTCGTTTATGTGA

(1) (2] (3!

(4)

(5) (6! (7) (B) (91

TTATATAT TTATATAT TTATATAT A A A A TTTTATAT

A ATTTTGCC AA GCC

TTTAATTT GCC

GTC CCA

GTC СТА

GCCTTTTTTTCTA GTC CTG

GCC CAA

CAA

GTGTAGC TTT AGATGTA

GTGTTGCATT AGATGTA

GTGTTGCTTT AGATGTA

G AGCA AGA G

AG AGCA AGA G G С

GTTTAGCTCT ÄGATGTT С

G AGC CTTTTTTAGA G С

С ATTTTG AGCA G GA GTTTTTC

СТА GTTTAGCATTG GATGTT С

С GTGTCGG TGTTAGTT

С GTGTAGG TGTAAGTT

CTTTG G GGG G AAG

С G GG G С

С GTTGTG TTAGAAGTT

С GGG AGAAG

G G GG G GGAG

GTGTTGG GTGGAGTT

(1) TTAAT GGT TAT AGA TTCGCAGATTTATTTAA

(2) TTAAT GGTTAT AGA TTCGCAGATTTATTTAA

(3) TTAAT GGTTAT AGA TTTGCAGATTTATTTAA (4| AG GGTTT CA T CGGC С G GGG (SI A G GG G CACGG CA A GTTTAA (61 TATGT GGTTAT CGG TTTTCCGATGTGTTTAA (71 A GTTGG AT CGG CCGA G G AA (8| GG GG CATTTCTG GCGGA GA АСА (9) TTGGT GGTCAT С GTTTTGCGGATIGATTTACA

TTTAAGTTAT TTTAAGTTAT TTTAAGTTAT G GAGTTAT A AG AT TATTAGTTAT A AG AT

GA GA GA G

GA GT

AGATGCATATATTGTGG AGATGTATTTATTGTGG AGATGTATTTATTGTGG CGTTGTATTTATTGTGG AGATGTATTTATTGTGG CGTTGTATTTATTGTGG

GTTTTCG

G A A G GG GAG ATTCTTGTTT CG G A A G GG TTGAGTTAT С GT CGTTGTATTTATTGTGG

(11 ATATTGCATGCATGTATGTC CTACA GA T GCT ATTAC TCATTCTTTATTTGTT TTATT

(21 TTATTGTATGCATGTATGCC CAACA GA T GCA ATT AC ACATTCATTATTTC-TA TTATT

(3) TTATTGTATGCATGTATGTC CAACA GA T GCA ATAAC ACATTCATTATTTGTA TTATT

(4) TTTTTGTATGCATGTATGTC CAAC T GA T GCCGATAAC CCATTCA ATTTTTGTTTTATA

(5) CTATTGTATGCATGTTTGTC CAACC GA T GCC ATAAC ACACTCC ATTTTTATTTTATA

(6) TTTTTGTATGCATGTTTGTC CAACA GAC GCC ATTAC GCATTCATGTTTTTTG TTATT

(7) TTT G A GCA G G С CAACATTTT GACTTTTTTGCC A ACTTGCA CA G G A

(B) G A GCA G GCC CGACA GA TTTTT GCC A AC GCATTCA G G A G

(9) TTTTTGTATGCATGTTTGCC CGACA GA T GCC ATTAC GCATTCATTGTTTGTT ATGT

(1) TTGCGTATGT TTAGCT AT GTATTTATTA G С GCCA

(21 TTGTGTTTGT TTGGCT AT GTATTTGTTA G С АССА

(4) TTGTGTTTGC TTAGCT AT GTATTTATTA G С с ССТ

(5) CTGTGTTTGT TTAGCT AT GTATTTATTA G с

(6) TTGTTGTTGT ATTGCC AT GTATTTAT G с GCA ССТ

(71 GGG A GCC A G A A GTCTGCA ССТ

(8) G G G AGCCTTATTTG A A GTG с GCTTTCTT1

(9) GTTTTTGTTGT TTAGCC AT GTATTTATTG G с GC С

AAATTTTTATTATTC G G

AAATTTTTTATTATT G G

AAATTTTTATT ATTCG G

AAATTT GTTTTATTTG G AAA GTTT A GTTTTG

'CAAG A G G G

CAAGTTTTT ATT GTTTG G

(1! TTGTAGTTTTATGCTATTT GATTTTTACTTATGCTTTGTAHB

(2) ATGTTGTTTTATGTTGTTT GATTTTTATCTTTGCTTTGTAeffl

(41 TTGTTGTTTTATGTTGTTT GATTTTTATTTATGTTTTGTAgH

(61 TTGTTGTTTTATGTTATTT GATTTTTATTTGTGTTTTGTT^g

(71 G G AG ATTTTTTGA A G G G AG

(S! GG AGA GA AGG G G AG

(9J TTGTTGTTTTATGTTATTT GATTTTTATTTGTGTTTTGTG^|

Рис. 1. Множественное выравнивание открытой рамки считывания криптогена ND8 исследуемых и «модельных» видов. Wwsd - Wallaceina sp. Wsd; Lcol - Leptomonas collosoma; Lrig - Leptomonas rigidus\ Sonc - Strigomonas oncopelti (взято из Aravin et al., 1998); Adea - Angomonas deanei; Tbru - Trypanosoma brucei (взяты GenBank(TM)); Ltar -Leishmania tarentolae (взяты GenBank(TM)). Черным выделены вставляемые в мРНК нуклеотиды и стоп-кодон в рамке считывания белка ND8.

В начале гена Wallaceina sp. Wsd, L. collosoma и L. rigidus находится несколько гипотетических стартовых кодонов, расположенных в одной рамке считывания. Самый дистальный (от 5' конца транскрипта) расположен непосредственно за РД ND8 у трех исследуемых видов, таким образом, он оказывается доступным для рибосом уже до редактирования пре-мРНК.

У других видов все инициаторные кодоны создаются в результате редактирования. Таким образом, первичный транскрипт ND8 у трех представителей, изучаемых нами, может транслироваться без редактирования. Мы назвали такой вариант структуры ND8 минимально редактируемым геном.

Чтобы проверить, происходит ли редактирование минимально редактируемого гена ND8, мы получили серию молекулярных клонов мРНК ND8 для Wallaceina sp. Wsd и Leptomonas collosoma. Большинство из них оказались не отредактированными, однако были также получены полностью отредактированные варианты. На рис. 2 приведен участок отредактированной мРНК, который полностью совпадает у всех полученных клонов L. collosoma и W. sp. Wsd. 18 уридиловых остатков вставляется на 5' конце криптогена, создавая структуру, похожую на отредактированные мРНК других видов.

WSD DMA ggCAAAATATAAATTATATTTTAATAA-G---------GA------AT—TCTTTTTTTGTAg^TTTTATggJgTG

MQNINYILIR N SFFVIFYMC... FVCC»>

WSD RNA gg^AAAAUAUAAAUUAUAUDÖÖAAVA^Euil'JUUUUUUGAuuuuuuAUuuUCÖUUUÖUUGUAg^UUUUAU^guG

MQNINYILIMFFFDFLF5 FFVIFYM C...FVCO»

Tbru DNA A—A-------A-------A-----G-A-G---------GA------GTTTTT-------G---G-----A-A-G-G

Tbru RNA AuuAuuuuuuuAuuuuuuuiAuuuuuGuE^QuuuuuuuuuGAuuuuuuGÜÜÜUauuuuuuuGuuuGuuuuuAu25BuG

MFFFDFLFFFFVCFYM C...FVCC»>

Рис. 2. Редактируемый домен ND8 Wallaceina sp. Wsd и Leptomoms collosoma. Выравнивание с Trypanosoma brucei (Tbru DNA, RNA - криттгоген и мРНК соответственно). Приведены белковые последовательности, соответствующие рамке считывания ND8. Три стартовых кодона выделены черным цветом.

Приведенное на рис. 2 сравнение структуры 5' конца мРНК Т. brucei и исследуемых нами видов показывает, что редактирование вносит незначительный вклад в структуру открытой рамки считывания ND8. В транскрипте ND8 имеется открытая рамка считывания, которая уже до редактирования содержит гомолог ND8, в отличие от 5'-редактируемых криптогенов эндосимбионт-содержащих видов (A. deanei и 5. oncopelti), где все стартовые кодоны и около половины 5' концевой части триплетов создается в результате редактирования.

Есть мнение, что у кинетопластид возможен произвольный выбор инициаторного кодона и рамки считывания на мРНК, которое основано на следующих фактах:

1. короткие 5' нетранслируемые области мРНК и монофосфорилированный 5' конец не позволяют расположить последовательности типа Шайна-Дальгарно или задействовать сар-зависимую инициацию;

2. мРНК трипаносоматид, как правило, содержат группу расположенных со сдвигом +1 и -1 относительно друг друга терминальных кодонов;

3. мРНК некоторых генов содержат более одной перекрывающейся рамки считывания.

Другой проблемой является различение отредактированной и неотредактированной мРНК. Предполагается, что 3' НТО участвует в процессе дискриминации (Bhat et al., 1991; Bhat et al., 1992; Read et al., 1994; Militello and Read, 1999). Транслируемые матрицы, как правило, имеют длинные поли(А) «хвосты» (200-300 н.п.), состоящие из гетерополимеров

A\U, а нетранслируемые - короткие (20-30 н.п.). Исходя из изложенного выше, нельзя однозначно утверждать, происходит ли в случае ND8 трансляция ^отредактированной формы мРНК или нет, но потенциальная возможность получить полнофункциональный белковый продукт с ^отредактированной матрицы имеется.

Установление филогенетических отношений между Wallaceina sp. Wsd, Leptomonas collosoma, Leptomonas rigidus, Angomonas deanel и другими видами.

Мы решили установить, есть ли взаимосвязи между филогенетическим положением вида и типом структуры криптогена ND8. Заметим, что у исследуемого нами Л. deanei ND8 имеет схожую структуру с ND8 S.oncopelti, оба вида являются эндосимбионт-содержащими. В каком филогенетическом отношении окажутся виды с минимально редактируемым геном ND8 между собой и с группой «эндосимбионт-содержащих» видов?

Одним из наиболее используемых для построения филогении адерных маркеров является ген 18S рРНК. Для построения филогенетического дерева мы использовали последовательности 18S ядерной рРНК из GenBank™.

Филогенетическое дерево на рис. 4, согласуется с построениями, полученными для трипаносоматид другими авторами (Teixeira et al., 2011; Флеготнов, 2008; Podlipaev et al., 2004), но включает исследуемые в нашей работе виды.

Группа эндосимбионт-содержащих видов (Strigonomas culicis и Angomonas deanei) обладает редуцированным до 5'-редактированной формы криптогеном ND8. Родственную ей группу образуют три исследованных в нашей работе вида с минимально редактируемым геном ND8: Wallaceina sp. Wsd, L. collosoma и L. rigidus. Сравнения с филогениями, полученными ранее другими авторами, подтверждают отделыше L. collosoma и W. sp. Wsd (Kostygov et al., 2004; Podlipaev et al., 2004; Merzlyak et al., 2001b; Podlipaev et al., 2004) от «слабодивергирующей» группы, куда попадают виды с

0.78/78 г Waüaceína mconsfans Л 0.68AJI Wallaceina brevicuia О 96¿j *— Crithidia fasckutata

• Leptomonas podl'ipaev • Leptomonas seymoui 1— Leptomonas cosUricensis - Bndotrypanum monteros si • Leishmania donovani Leishmania major - Leishmania larentoise

1/100 f' ................. Biastocríthidia tnatomae

- Leptomonas jaculum

«слабодивергирующая»

Tí

Herpetomonas maríadeanei ■■ — ■ Herpetomonas muscarum

-- Herpetomonas samuelpessoaí

_1/100р Herpetomonas trimorpha

Herpetomonas ztiplika - Phytomonas serpens ——— Phytomonas sp. HART МВТ

i pL Leptomonas rigidus

Uld

■ Leptomonas coïïosoma -'Watlacebà" sp. Wsd

1/1001

LLW

- Sergela podltpaevi -Trypanosomatidae sp.Eva

wool

- Angomonas deanei

1>100r

-Strigomonas culicis

- Strigomonas oncopeW

Trypanosoma mega

Trypanosoma cobltís Trypanosoma ctvzi .

Trypanosoma pestartai

- Bodo uncinatus

- Trypanosoma brv

- Bodo caudatus

- Trypanoplasma borreli

0.05

Рис. 4. Филогенетическое дерево, построенное на основании выравнивания участков гена 18S рРНК для некоторых видов трипаносоматид. В качестве корневой группы взяты бодониды. LLW - группа «LLW», ЭС - группа «эндосимбионт-содержащих» видов.

полностью редактируемым криптогеном ND8. Мы далее будем обозначать группу 1 (на рис.4) с минимально редактируемым ND8 как «LLW» по первым буквам в названиях родов входящих в нее представителей.

Можно предположить, что процесс редукции РД ND8 начался при отделении групп «LLW» и эпдосимбионт-содержащей от дерева трипаносоматид, и завершается почти полной утратой редактирования в группе «LLW». В связи с этим было бы интересно установить первичную структуру ND8 Sergeia podlipaevi и Trypanosomatidae sp. Eva, ДНК которых

не было у нас в лаборатории. Исходя из модели ретропозиции (Simpson et al., 2000; Maslov and Simpson, 1992), эти виды должны обладать 5' или минимально редактируемым криптогеном ND8.

Отметив такое группирование видов с редукцией РД ND8 на нашем филогенетическом дереве, мы провели дальнейший анализ других криптогенов представителей группы «LLW», а также ранее неизученных представителей «слабодивергирующей» группы, классифицированных по морфологическим чертам в роды Wallaceina и Leptomonas с целью ответа на вопросы:

1. какие криптогены претерпевают редукцию длины РД?

2. согласована ли редукция РД нескольких криптогенов в пределах вида?

3. насколько широко распространена редукция длины РД у представителей разных групп?

Криптогены с редукцией редактируемого домена

Постепенное уменьшение длины РД криптогена А6 наблюдается в ряду видов: T.brucei, 8-10 гРНК (Ochs et al., 1996); L. tarentolae и другие лейшманий, 4-6 гРНК (Kolesnikov et al., 2000); Crithidia,fasciculate, 4 гРНК; S. culicis 1 гРНК (по Simpson and Maslov, 1999).

Нами были получены структуры криптогенов COIII и А6 следующих представителей гомоксенных трипаносоматид: Leptomonas pyrrhocoris и Wallaceina podlipaevi из группы «слабодивергирующих» видов; Leptomonas collosoma, Leptomonas rigidus и Wallaceina sp. Wsd из группы «LLW».

РД A6 двух представителей «слабодивергирующей» группы W. podlipaevi и L. pyrrhocoris имеет длину, примерно на 60 нуклеотидов меньшую, чем РД у L. tarentolae (рис. 5, А), сходную с длиной у С. fasciculata.

У трех представителей группы «LLW» обнаруживается дальнейшая редукция длины РД А6 до варианта мииималыю редактируемого гена. Имеется потенциальный стартовый кодон, однако его положение отличает

представителей данной группы от других видов, у которых в данном положении нет ипициаторного кодона.

Короткий участок между терминаторными кодонами предшествующего гена суЬ и началом открытой рамки считывания А6 у исследуемых видов, скорее всего, подвергается очень незначительному редактированию (рис. 5, А).

Похожие результаты были получены для СОШ (рис. 5, Б). У двух видов «слабодивергирующей» группы сохраняется короткий РД, характерный для изученных ранее видов той же группы. У трех видов из группы на

уровне ДНК обнаруживается полная открытая рамка считывания белка СОШ, обладающая высокой степенью идентичности с отредактированными мРНК «модельных» видов. Полученная мРНК ШаИасета яр. оказалась

полностью идентичной последовательности ДНК СОШ. Сайтов возможного редактирования не выявляется. Таким образом, у видов из группы «1Х\У» СОШ является геном. Как и в случае двух рассмотренных выше криптогенов, у СОШ имеется два сближенных стартовых кодона в начале гена. Второй расположен всего в 15 (5 триплетах) нуклеотидных позициях от первого.

На выравнивании нами также представлена структура СОШ & сиИсЬ, взятая из баз данных, чтобы показать, что окончательная утрата РД происходит уже на уровне общего предка «эндосимбионт-содержащих» видов и группы «ЬЬ\У», что хорошо согласуется с полученными нами филогенетическими построениями и приведенными рассуждениями.

тъги хжшгтетттдалттзт^^ "аг ттхатАтт1тте&та~хт.ст^т

АТФаа б

.....Щ»

*ква АйЗёттхьхтгйазтпЩотхАпт^

ЬсоХ АетсттеАТ1"2АГ1~АТАТг1АТХХ5ТА35ТА1АТЗТ1~АТГ11ТЗГ21ТСТТвАТГХАТ1АТе

1-руг АТХ'ХТ1ТА2ХСЗйХ5САХАХТТАТХТАХХ&ЗААХХТ^АТ2ХХХХХАХ^СТАТйАТХТЗТАСТС Яров АСХТХХТАЗТХСАТеСАТаГГХАХТГАГГСШ-АХАХЗСАТеТТТПГетЗХТТАТЗАХХТСТЗХХА

ХЪги, Ьгаг

Ьсо!

1руг Кроа ХЪги

К'-'ва Ьсо! ЕгА® Ьруг/лрс^

МеХ1ТХХСХТ1ССТХетАТАХХХеХХЙСТЗХХАвХ(ЮТе1ХХ1ХСТХТХГТТАХ€ТХХЙСС. Атоххтатх гахвхтдххттхвхтгэтстзАзхгохзгкххтстххттххзхсхххАСС. (ИбГН^ИИТГ^ВЙ;^

¿датхтдсмашгоаепгстабай^^ .

ХЗСТМ'ААЙААА!аССвАаЖТГГТХ<55Т1ТОТе<;Х1еТС АТА1ХААГгх|аотАеАсжойзевохтхаАхххехтгхап

н Г Х-

м V

г Ь

£ Г ь

М X,

с :г ■

V X

V и

V и 7 М -а—

УСУ V в V -»—с—

¡ТХХАХСТХХАСС.

§етАхсххткк:

л '5- ь

3 I. р

I. 3* ■р >

ь X.- р

% ■з' X, р л

Рис. 5. Криптогены А6 и СОШ, претерпевающие редукцию длины РД. Нуклеотиды РД отмечены черным. А. Криптоген А6. Стрелками показаны позиции начала открытой рамки считывания белка А6 в последовательности кригггогена. Б. Криптоген и ген СОШ. Зачеркнутым шрифтом показана последовательность белка, соответствующая редактируемой части транскрипта у видов из «слабодивергирующей» группы.

Группа криптогенов с консервативной структурой коротких РД.

Мы установили структуру РД криптогенов cyb и ND7 у тех же представителей группы «LLW», а также у некоторых ранее неизученных представителей «слабодивергирующей» группы и 4 видов рода Leishmania (L. chagasi, L.arabica, L.turanica, L.mexicana) для оценки степени консервативности первичной структуры.

Сравнительный анализ структуры РД cyb приведен в виде множественного выравнивания на рис. 6 (А). У всех изученных, а также показанных на рисунке «модельных» (из баз данных) видов, относящихся к разным филогенетическим группам, структура РД cyb оказывается идентичной по длине и нуклеотидному составу.

Аналогичные результаты были получены при установлении структуры редактируемых доменов криптогена ND7. У всех исследованных видов ND7 имеет два коротких редактируемых домена на 5' конце, в редактировании каждого из которых, по-видимому, участвует по 1 гРНК, как у L. tarentolae. Сравнение РД ND7 для 2-го РД данного криптогена приведено на рис. 6 (Б).

Также нами были получены последовательности гена gMURF2-II, гРНК, участвующей в редактировании короткого домена MURF2. Множественное выравнивание гена gMURF2-II приведено на рис. 6 (В). Ген гРНК сохраняет почти полную идентичность у всех изученных видов и «модельных» видов. Исходя из этого, мы предполагаем, что соответствующая гРНК структура РД криптогена MURF2 также идентична у данных видов.

Таким образом, три исследованных нами криптогена MURF2, cyb и ND7 (за исключением Trypanosoma) имеют у всех изученных трипаносоматид идентичную структуру короткого РД. Анализ данных литературы и баз данных позволяет обобщить наше заключение, добавив в эту группу также СОИ, имеющий короткий РД, редактируемый цис-гРНК. Последовательность гРНК gCOII-I и РД СОИ оказываются феноменально консервативными у всех представителей трипаносоматид и даже у бодониды Bodo saltans (Kapushoc and Simpson, 1999; Golden and Hajduk, 2004).

Криптогены с вариабельной первичной структурой, транскрипты

которых редактируются по всей длине

Ко второй группе криптогенов с неизменной длиной РД относятся rpsl2,

G5 и G4. Транскрипты этой группы редактируются по всей длине, поэтому

далее данный тип организации мы будем кратко называть «полностью

редактируемые криптогены». Последовательности, полученные в ходе нашей

работы, доступны в GenBank (jN944119, Ж944120, JN944123, JN944125, JN944127, JN944134 -

для участка, содержащего G4 и gMURF2-II; и ЛЧ944121, JN944122, Ж944124, ЛЧ944126, JN944128,

JN944129, Ж944130, Ж944133, ЛМ944135 -дляучастка, содержащего G5 Hipsl2).

Рис. 6. Сравнение структуры криптогенов cyb, ND7 и MURF2 с короткими консервативными РД. Белым шрифтом обозначены идентичные нуклеотидные позиции, полужирным курсивным выделены замены, считающиеся нейтральными в виду того, что при образовании дуплекса гРНК-мРНК происходит образование пары G:U наряду с G:C. Черным шрифтом показаны значимые замены. Последовательности из GenBank ™ : Ltar -Leishmania larentolae, Tbru - Trypanosoma brucei, Tbor - Trypanoplasma borelli. Последовательности, полученные в данной работе: Ltur - Leishmania turanica. Lcha-Leishmania chagasi, Lmex - Leishmania mexicana, Lara - Leishmania arabica, Lpyr -Leptomonas pyrrhocoris, Lsey - Leptomonas seymouri, Lcol - Leptomonas collosoma, Lrig -Leptomonas rigidus, Wwsd - Wallaceina sp. Wsd, Wpod - Wallaceina podlipaevi, Hmus -Herpetomonas muscarum, Hpes- Herpetomonas pessoai. А. РД криптогена cyb. Б. 2-ой РД криптогена ND7. В. Ген gMURF2-Il, гРНК, отвечающий за редактирование MURF2.

btar Ltur Lara Lcha

Сравнительный анализ показал, что первичная структура этих криптогенов оказывается крайне вариабельной как по наличию замен, так и по количеству вставок\делеций не только Т, но и А, G и С. В ряде случаев наблюдаются ди- и тринуклеотидные вставки. Типичное выравнивание приведено на рис. 7.

Lrig -TGATA—AATAG-----AGTT--------GAGGTATTGGGGATGGGGTTTGCAGAGCGT [LLW]

Ltar -AGGTC—GATAGGTATTAGTT--------TGGGGAGGAGGGAAAAAG—GGCAGAGCG- [ЛЕЙ]

Lmex -AGGTCTGAATAGGTATTTAGT--------TAGGAAAGAGGGAAAAAG—GGCAGAGCG- [ЛЕЙ]

Linf —GGGC—AATTAGGATTAG----------TCGGGAAGAGGAAÄAG----GGCAGAGCG- [ЛЕЙ]

Ldon AAGGTC—AATTAGGATTAG----------TCGGGAAGAGGGAAAAAG—GGCAGAGCG - [ЛЕЙ]

Lcha -AGGTC--AATTAGGATTAGT---------CGGGGAAGAGGGAAAAAG—GGCAGAGCG- [ЛЕЙ]

Lara -AGGTC—AATAGGTGTTAGT---------TGGGAAAGAGGGAAAGAG—GGCAGAGCG- [ЛЕЙ]

Ltur -AGGTC-GATTAGGTATTAGTT--------TGGGAAAGAGGGAAAGAG—GGCAGAGCG- [ЛЕЙ]

Wpod TTAGTC—AATAGGCATGCAATAGGTGTGATGGGAAGGAGGGAAAGG---TGCAGAGCGA [СД]

Lpyr ATGGTC—AATAGGCATGA-----------TTAGGAAGGTGGAAAGAG—CGCAGAGCGA [СД]

Lsey ATGGTC—AATAGGCATGA-----------TTAGGAAGGTGGAAAGAG—CGCAGAGCGA [СД]

* * * * * ********

Lrig GTTGGGGCGGGGGAGACAGAACAC----GGGG-----GACATG-TTTGAAGGAGGAGGAG [LLW]

Ltar G—GAGACGGGGGAGACAGAACAC----GAGATTGC-AAGAAG—TTCGCAGAAGGAGTT [ЛЕЙ]

Lmex G—GAGACAGGGGAGACAGAACAC----GAGATTATTAÄGAAG-TTTCGCAAAGGGAGAC [ЛЕЙ]

Linf G—GAGACAGGGGAGACAGAACAC----GAGACTATTAAGAAG—TTCGCAAAAAGGAAA [ЛЕЙ]

Ldon G—GAGACAGGGGAGACAGAACAC----GAGACTATTAAGAAG-TTTCGCAAAAGGAAAC [ЛЕЙ]

Lcha G—GAGACAGGGGAGACAGAACAC----GAGACTATTAAGAAG - TTTCGCAAAAGGAAAC [ЛЕЙ]

Lara G—GAGACAGGGGAGACAGAACAC----GAAACTATTAAGAAGTTTTCGCAGAGGAGAAC [ЛЕЙ]

Ltur G—GAGACAGGGGAGACAGAACAC----GAGACTATTAAGAAG-TTTCGCAGAGGGGGAC [ЛЕЙ]

Wpod G—GAGGCAGGGAGGACAGAACTTTTCGGAGGATGAGAAGATG--------GGAGAGGAC [СД]

Lpyr G—GAGGCAGGGAGGACAGAACAC----GAGAGGA—GAGATG—GACCGGGAGGGGGAC [СД]

Lsey G—GAGGCAGGGAGGACAGAACAC----GAGAGGA—GAGATG—GACCGGGAGGGGGAC [СД]

Lrig ATACCGTGAGAGGAGTGAGGAGAGGGGAGTGGATTTGGGATTGGTTGGGGTTGATTGA- - [ LLW ]

Ltar TTACCTTTAAGGTTAAAAATAGGGGGG-AAGGAAAGGGGGGGAGAGGAGATTTGTAAAAG [ЛЕЙ]

Lmex С---TTTTAAGG—TTGAAGAAGGGGGGAAGGAAAAGGGAGGAAGAGGGA-TTGTTAAAA [ЛЕЙ]

Linf CCTTTTTTAAGTCTTAAAAAAGGGGGAGAAGGAAGAGGGGGGGGAAGAGATTTGTTAAAA [ЛЕЙ]

Ldon CTTTTTTTAAGGTCTTAAAAAGGGGGAGAAGGAAGAGGGGGGGGAAGAGATTTGTTAAAA [ЛЕЙ]

Lcha CTTTTTTTAAGGTCTTAAAAAGGGGGAGAAGGAAGAGGGGGGGGAAGAGATTTGTTAAAA [ЛЕЙ]

Lara С----TTTAAGGTTTTAAAAAAGGGGGGAAGGAAAAGGGGGGAGGAGGGATT-GTTAAAA [ЛЕЙ]

Ltur С----TTTAAGGTTTTAAAAAAGGGGGGAAGGAAAAGGGGGGAGAAGGGATTTGTTAAAA [ЛЕЙ]

Wpod С-------AAGGGAATTAAGAGGGAAGAAAGT—GGGGGATTAGGAGGGGAGGACCATAA [СД]

Lpyr С-------AAGGAAGTTAATAGGGGAGAAAGTTGAGGGAAGATGAAGGGATAGGGCGTAA [СД]

Lsey С-------AAGGAAGTTAATAGGGGAGAAAGTTGAGGGAAGATGAAGGGATAGGGCGTAA [СД]

* *** * * * * *

Рис. 7. Множественное выравнивание криггтогена G5 (фрагмент) видов из разных групп. Ltar - Leishmania tarentolae (из GenBank); Lmex - Leishmania mexicana; Linf - L. infantum; Ldon - L. donovani; Lcha - L. chagasi; Lara - L. arabica; Ltur - L. turanica; Lrig -Leptomonas rigidus; Wpod - Wallaceina podlipaevi; Lpyr - Leptomonas pyrrhocoris; Lsey -Leptomonas seymouri. Программа MUSCLE, параметры по умолчанию для сервера EMBL-EBI.

Выборка Представители всех групп(1) Только «слабодивергирующая» группа (2) Внутри рода Leishmania (3)

Фрагмент максикольца

rpsl2 0,528 0,252 0,113

G5 0,605 0,476 0,140

G4 0,798 (0,680л) - -

суЬ(л) 0Д90 0,172 0,119

COIII 0,268 -

9S 0,179 0,137 0,050

Таблица 1. Средняя генетическая дистанция между последовательностями, определенная в программе MEGA 5.03 по алгоритму Tajima-Nei 1. Выборка, включающая представителей всех групп: leptomonaspyrrhocoris, Wallaceina podlipaevi (для 9S, G4 используется Leptomonas seymouri), Leptomonas collosoma, Wallaceina sp. Wsd, Leptomonas rigidus, Leishmania turanica, Leishmania tarentolae (из GenBank), Trypanosoma brucei (из GenBank) и в случае G4 также включает Herpetomonas muscarum и Herpetomonas pessoai. 2. Выборка видов из группы «слабодивергирующая» включает Leishmania tarentolae (из GenBank), Leishmania turanica, Leptomonas pyrrhocoris, Leptomonas seymouri или Wallaceina podlipaevi, Crithidia fasciculata (m GenBank). 3. Выборка представителей рода Lieshmania включает Leishmania tarentolae (из GenBank), Leishmania turanica, Leishmania arabica, Leishmania chagasi, Leishmania mexicana. л - взята часть криптогепа, не входящая в состав РД.

В таблице 1 приведены значение средней генетической дистанции по алгоритму Tajama-Nei для выбранных участков максикольца равной длины.

Средняя генетическая дистанция для полностью редактируемых участков оказывается в 3 и более раз выше, чем у других участков максикольца (для сравнения взяты cyb и 9S). Высокая степень вариабельности этих последовательностей может объясняться тем, что они редактируются гРНК миникольцевого происхождения. Соотношение числа копий гена гРНК к криптогену на максикольце в таком случае составляет около 100:1. Многократное преобладание числа копий гРНК открывает возможность для мутационной изменчивости, делая последовательность максикольца более пластичной.

rps!2 CC?Js^KCtCCAACtCtMttAtCAtt.AttA>>ATAATM;TTi^??T?TTGTCBmGTTTATATttATA

rps!2 IPSTLPÍIIK HSbPFCHS.LYbY

aitI2 OC*R£ACCttCWCtCt*UtAtC»ttAttA»A_AA_AAt_Я___GJS3_Ae__A_A_ttA_A

altl2 IPSTbPIIIK "к"» RE и S

ipsi2 IG GTTTATGtt CtC_ GTtHTCIIIAmftTTB<aWATTTIATCTr?^(X^__GSTTGCCAAC

rpsl2 G I. С C" R J? С i' I S I F Y V S P R~ L P S

alt!2 _GctG ft GtttGtCtLttC__G A _A_AG_A_A__Д_0_AGtCCACt.tSGT__GCCAAG

altlí к "v С Ь l Е ....... В ~ К S Р Ь в А К

грг!2 TTCCGGTAAtCGTCGTATTGTTTrA_GCAGt_ATTTTATTTATAtAATTTTGTT?S A GTTATTCGT rpsl2 SGNRKIVL А V ~ Г Y Ь Y N F V И V I R

aitl2 _CCGG AAtCG CG A G AtfiCACttA_АТТГЙ AtAA G GTTATTTGT ATTCGTT

alt!2 PES R D A V N L I R tFVf У

rps!2 GT GTTTTTTTGTT GT GTTTTTTCCSTT С GTTTGTXTTCñTTATTTArñAITGA rpal2 V "FCC Vf'SV G LFSLFIIE

aitl2 втттттат сттггтготпте ooarmiuusrrrc сд ait А АЛ GA

alt!2 VFV F F V L F Г L L Г A IK E

rp»12 J^TGGTGGTTTTATTGATTG?CX'ACKTTT(^lATTATTTACACGCtttATATAGTTTTTTTGTAG<<

rpsl2 GGGFIDCPGLKbFTRFI***

aXtl2 >^TGGTGGTTTTATTGATTGTCCAGGITTGAAATTATTTACACGttttATATAATTTTTTTGTAG<<

alt!2 WWFYWLSRFEIIYTFYIIFL

грз!2 AGGTATTTTAA.TTAAAA (A) A altl2 AGGTATTTTAATTAAAA(A)A

Рис. 8. Альтернативное редактирование rpsl2 Wallaceina sp. Wsd. rpsl2 - мРНК rpsl2; altl2 - альтернативный вариант мРНК, содержащий белок без явных гомологий в базах данных. Полужирным курсивным шрифтом показан альтернативно редактируемый участок. Крестом вычеркнут дискриминирующей динуклеотид AG, отсутствующий у altl2 клонов.

Отредактированные мРНК G4 и rpsl2 T.brucei содержат по две перекрывающиеся рамки считывания (Corell et al., 1994; Read et al., 1992), a G5 T.brucei (Read et al., 1994b), rpsl2 L.tarentolae (Sturm et al., 1992) и ND9 L. mexicana (Maslov, 2010) подвергаются альтернативному редактированию.

Гетерогенность максикольцевого генома в участке дивергентной области была продемонстрирована нами в работе Flegontov et al (2009). Мы предполагаем, что гетерогенность максиколец в кодирующей области, особенно в участках полностью редактируемых криптогенов, играет важнейшую роль и тесно связана с альтернативным редактированием. В данной работе мы впервые продемонстрировали альтернативное редактирование rpsl2 Wallaceina sp. Wsd. Сравнение альтернативной и

«нормальной» отредактированных мРНК приведено на рис. 8. Зачеркнутая крестом динуклеотидная вставка AG отсутствует в альтернативно редактируемых клонах и является гетерогенным сайтом, обеспечивающим переключение на альтернативную гРНК.

Три типа структурной организации криптогенов трипаносоматид

На основании полученных в работе результатов, а также анализа имеющихся в базах данных последовательностей, мы выделили три типа криптогенов на основании их структуры: криптогены, у которых происходит редукция длины РД (A6,COIII, ND8); криптогены с консервативной структурой короткого РД (cyb, ND7, MURF2, COII) и полностью редактируемые криптогены с вариабельной структурой (rpsl2, G4,G5). В работе мы обсуждаем возможные причины формирования того или иного типа структуры РД.

На рис. 9 приведена карта максикольца, типичная для С. fasciculata и L. tareníolae, из которой видно, что криптогены с консервативными короткими РД редактируются, по-видимому, только гРНК максикольцевого кодирования, поэтому утрата генов таких гРНК (в отличие от генов гРНК, расположенных на миникольцах) оказывается маловероятной. Это препятствует закреплению ретропозиции в эволюции данных криптогенов. Мы предполагаем, что максикольцевое расположение гРНК является основным фактором, определяющим эволюцию структуры криптогенов cyb, ND7, COII, MURF2. Заметим также, что по данным Gao et al. [2001] у L.tarentoJae гРНК, редактирующая 5' РД ND8 является гРНК максикольцевого кодирования, а в группе «LLW» именно эта часть РД ND8 не утрачивается.

Большинство полностью редактируемых криптогенов имеют гРНК миникольцевого происхождения. Во многих случаях известно альтернативное редактирование транскриптов этих участков. Мы полагаем, что существование альтернативных продуктов препятствует ретропозиции у

криптогенов этого типа, поэтому они остаются полностью редактируемыми, пока оба продукта необходимы для жизни клетки. По-видимому, вариабельные участки максикольца, содержащие эти криптогены, сильно гетерогенны внутри ассоциата кпДНК одной клетки. Гетерогенность ассоциата и смена доминирующих классов максиколец на разных стадиях жизненного цикла показана нами в работе Р1едопйэу с1 а1., (2009), в данном случае мы также показали существование двух классов максиколец IV. яр. Wsd, отличающихся наличием Ав в криптогене грз12. Существование разных классов максиколец, имеющих различие в кодирующей области, в сочетании со сменой соотношения разных классов максиколец в ассоциате может являться мощным механизмом переключения экспрессии «альтернативной» и «нормальной» форм криптогена.

Криптогены, утратившие необходимость кодирования альтернативного продукта, такие как СОШ (альтернативный белок АЕР-1 образуется только у Т. Ьгисе/), и не имеющие гРПК максикольцевого кодирования, претерпевают редукции РД путем ретропозиции: А6, СОШ, №)8. Однако в ряде случае (минимально редактируемый ген N08, А6) РД полностью не утрачивается. Для N08 причину формирования минимально редактируемого гена мы обсуждали выше. На рис. 9 приведены места локализации максикольцевых транскриптов, выявленных е1 а1, [2007], являющихся олиго(Ц)-гРНК

подобными РНК. Для некоторых из них точки начала транскрипции совпадают с 5' границами РД (Аб, N07, суЬ). Функция гРНК-подобных транскриптов на сегодня остается неясной и, возможно, окажется не связанной с редактированием, но их присутствие в митохоидриальном геноме может влиять на эволюцию структуры занимаемых ими локусов максикольца, в частности, РД ряда криптогенов.

Рис. 9. Смеха максикольца типичного представителя «слабодивергирующей» группы, например, Leishmania tarentolae и Crithidia fasciculata. Белыми стрелками показаны РД. Черным - нередактируемые участки. Вертикальными белыми стрелками отмечены гены гРНК максикольцевого кодирования. Пунктирными стрелками указаны криптогены-мишени. Горизонтальными тонкими стрелками показаны максикольцевые транскрипты, выявленные Madej et al., [2007].

выводы

1. По структуре и длине редактируемого домена криптогены митохондриального генома трипаносоматид могут быть объединены в три группы: 1) криптогены с редукцией длины редактируемого домена, 2) криптогены с короткими консервативными редактируемыми доменами и 3) криптогены с вариабельной первичной структурой, транскрипты которых редактируются по всей длине (вариабельные полностью редактируемые криптогены).

2. Виды, криптогены которых претерпевают определенную степень редукции длины РД (5' редактируемая форма, минимально редактируемый ген) объединяются на филогенетическом дереве в разные группы.

Редукция длины редактируемых доменов криптогенов А6, СОШ, Ж)8 происходит согласованно в группах ИЛА*' и эндосимбионт-содержащих видов.

3. Структура криптогенов с короткими консервативными РД коррелирует с максикольцевым кодированием генов гРНК, необходимых для редактирования этих криптогенов.

4. Для полностью редактируемых криптогенов с вариабельной структурой характерны преимущественно миникольцевая локализация генов гРНК и альтернативное редактирование транскриптов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1) Gerasimov E.S., Kostygov A.Yu., Shi Yan, Kolesnikov A.A. From cryptogene to gene? ND8 editing domain reduction in insect trypanosomatids. // Europ. J. Protistol. 2012. V. 48 P. 185-193.

2) Flegontov P.N., Zhirenkina E.N., Gerasimov E.S., Ponirovsky E.N., Strelkova M.V., Kolesnikov A.A. Selective amplification of maxicircle classes during the life cycle of Leishmania major. //Mol. Biochem. Parasitol. 2009. V. 165. P. 142-152.

3) Герасимов E.C., Ефимова H.C., Колесников A.A. Три типа структурной организации криптогенов трипаносоматнд. // Молекулярная биология. 2012. Том 46. С. 612-621.

4) Kolesnikov А.А., Gerasimov E.S. Persistent structures of trypanosomatid cryptogene editing domains. // Protist-2012 Conference Materials. 2012. P. 25.

5) Gerasimov E.S., Kostygov A.Y., Shi Yan, Kolesnikov A.A. Reduction of editing domain length in mitochondrial genes of insect trypanosomatids and their molecular phylogeny.// Materials on the European Congress of Protistology. 2011.

6) Герасимов E.C., Ефимова H.C. Максикольцевая локализация генов гРНК: образование эволюционно стабильных структур редактируемых доменов криптогенов трипаносоматид. // Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2012». 2012. С. 185-186.

7) Мерцалов Г.В., Герасимов Е.С. Исследование редактирования первичных транскриптов криптогенов G4 и rpsl2 у простейших семейства Trypanosomatidae. // Материалы Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2012». 2012. С. 189.

Подписано в печать:

07.09.2012

Заказ № 7564 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Герасимов, Евгений Сергеевич

Оглавление.

Список сокращений.

Введение.

Обзор литературы.

Редактирование РНК: от вирусов до человека.

Редактирование в царстве растений.

Редактирование в митохондриях растений.

Редактирование в пластидах растений.

Редактирование в ядерном геноме растений.

Редактирование у миксомицетов.

Редактирование в царстве животных.

Редактирование в митохондриях животных.

Дезаминирование аденозина.

Систематическое положение и особенности организации Ктеи>р1а5йс1а: уридиловое редактирование.

Структура кинетопластного ассоциата.

Механизм уридилового редактирования у трипаносоматид.

Особенность уридилового редактирования - гРНК.

Белки ЯЕСС, 20Э комплекс, модель ферментативного каскада.

Редактирование гРНК в цис-положении: возможные истоки редактирования.

Дополнительные факторы, не входящие в состав ЯЕСС.

3'-5' полярность редактирования.

Эволюция редактиуемых доменов криптогенов трипаносоматид.

Ретропозиционная модель уменьшения размера редактируемого домена.

Репликация кинетопластной ДНК и утрата классов миниколец.

Функции редактирования РНК.

Регуляция генной экспрессии на разных стадиях жизненного цикла.

Альтернативное редактирование как источник генетического разнообразия.

Редактирование - движущая сила адаптивной молекулярной эволюции.

Материалы и методы.

Объекты исследования.

Культуры клеток.

Реактивы.

Ферменты.

Синтетические олигонуклеотиды.

Готовые наборы реактивов.

Оборудование.^.

Выделение РНК из культур клеток.

Обратная транскрипция.

Выделение кинетопластной ДНК из культуры клеток.

Электрофоретическое разделение ДНК.

Молекулярное клонирование.

Компьютерная обработка последовательностей.

Филогенетический анализ.

Последовательности нуклеотидов, полученные в ходе работы.

Результаты и обсуждение.

Установление структуры криптогена N08 ¡¥а11асета л;/?. \Vscl, Ьер(отопа$ соНо.чота, ЬерЮтопаз п&йт и Ащотопа$ с1еапе1 (НегреШтопая гоИтат).

Установление филогенетических отношений между ШаНасета $р. Лер1отопах соПозота, ЬерШтопая Angomonas с1еапе1 и другими видами.

Криптогены с редукцией редактируемого домена.

Группа криптогенов с консервативной структурой коротких РД.

Криптогены с вариабельной первичной структурой, транскрипты которых редактируются по всей длине.

Три типа структурной организации криптогенов трипаносоматид.

ВЫВОДЫ.

Заключение Диссертация по теме "Молекулярная биология", Герасимов, Евгений Сергеевич

выводы

Редукция длины редактируемых доменов криптогенов А6, СОШ, №)8 происходит согласованно в группах 1Х\¥ и эндосимбионт-содержащих видов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Герасимов, Евгений Сергеевич, Москва

1. Alatortsev, V S , J Cruz-Reyes, A G Zhelonkina and B Sollner-Webb 2008 Trypanosoma brucei RNA Editing Coupled Cycles of U Deletion Reveal Processive Activity of the Editing Complex Mol Cell Biol 28 2437-2445

2. Alfonzo, JD, OH Thiemann, and L Simpson 1998 Purification and characterization of MAR1 — mitochondrial associated ribonuclease from Leishmania tarentolae J Biol Chem 273 30003-30011

3. Alfonzo JD V Blanc, AM Estevez, MAT Rubio, and L Simpson 1999 C to U editing of the anticodon of imported mitochondrial tRNATrp allows decoding of the UGA stop codon in Leishmania tarentolae EMBOJ 18 7056-7062

4. Ammerman, M L, J C Fisk, and K L Read 2008 gRNA/pre-mRNA annealing and RNA chaperone activities of RBP16 RNA 14 1069-1080

5. Aphasizeva, I A , G-E Ringpis J Weng, P D Gershon, R H Lathrop, and R Aphasizev 2009 Novel TUTase associates with an editosome-like complex in mitochondria of Trypanosoma brucei RNA 15 1322-1337

6. Aphasizhev, R, 1 Aphasizheva, and L Simpson 2003b A tale of two TUTases Proc Natl Acad Sei USA 100 10617-10622

7. Aphasizhev, R, I Aphasizheva, and L Simpson 2004 Multiple terminal uridylyltransferases of trypanosomes FEBS Lett 572 15-18

8. Aphasizhev, R, I Aphasizheva, RE Nelson, and L Simpson 2003a A 100-kD complex of two RNA-binding proteins from mitochondria of Leishmania tarentolae catalyzes RNA annealing and interacts with several RNA editing components RNA 9 62-76

9. Aphasizhev, R , I Aphasizheva R E Nelson, G H Gao, A M Simpson, X D Kang, A M Falick, S Sbicego, and L Simpson 2003c Isolation of a U-insertion/deletion editing complex from Leishmania tarentolae mitochondria EMBOJ 22 913-924

10. Aphasizhev R, S Sbicego, M Peris, SH Jang, 1 Aphasizheva, AM Simpson, A Rivhn, and L Simpson 2002 Trypanosome mitochondrial 31 terminal undylyl transferase (TUTase) the key enzyme in U-msertion/deletion RNA editing Cell 108 637-648

11. Aravin, A A , V Y Yurchenko, E M Merzlyak, and A A Kolesnikov 1998 The mitochondrial ND8 gene from Crithidia oncopelti is not pan-edited FEBS Lett 431 457-460

12. Arts, G-J, P Sloof, and R Benne 1995 A possible role for the guide RNA U-tail as a specificity determinant in formation of guide RNA-messenger RNA chimeras in mitochondrial extracts of Crithidia fasciculata Mol Biochem Parasitol 73 211-222

13. Bakalara, N AM Simpson, and L Simpson 1989 The leishmania kinetoplast-mitochondrion contains terminal uridylyltransferase and RNA ligase activies J Biol Chem 264 18679-18686

14. Bartel DP 2004 MicroRNAs genomics biogenesis, mechanism, and function Cell 116 281-297

15. Barth C U Greferath, M Kotsifas and P R Fisher 1999 Pol>cistronic transcription and editing ot the mitochondrial small subunit (SSU) ribosomal RNAin Dictyostelium discoideum Curr Genet 36 55-61

16. Beargie C T Liu, M Corriveau H Y Lee, J Gott, and R Bundschuh 2008 Genome annotation in the presence of insertional RNA editing Biointormatics 24 2571-2578

17. Beick, S C Shumitz-Linneweber, R Williams-Carrier, B Jensen, and A Barkan 2008 The pentatricopeptide repeat protein PPR5 stabilizes a specific tRNA precursor in maize chloroplasts Mol Cell Biol28 5337-5347

18. Benne, R , J Van den Burg, J Brakenhoff, P Sloof, J Van Boom, and M Tromp 1986 Major transcript of the fiameshifted coxll gene from trypanosome mitochondria contains four nucleotides that are not encoded in the DNA Cell 46: 819-826

19. Bentohla, S , A-L Chateigner-Boutin, and M R Hanson 2005 Ecotype allelic variation in C-to-U editing extent of a mitochondrial transcript identifies RNA-editing quantitative trait loci in Arabidopsis Plant Physiol 139 2006-2016

20. Bhat G J, DJ Koslowsky, JE Feagin, BL Smiley, and K Stuart 1990 An extensively edited mitochondrial transcript in kinetoplastids encodes a protein homologous to ATPase subunit 6 Cell 61 885-894

21. Bhat G J, AE Souza, J E Feagin, and K Stuart 1992 Transcript-specific developmental regulation of polyadenylation in Trypanosoma brucei mitochondria Mol Biochem Parasitol 52 231-240

22. Bhat GJ,PJ Myler, and K Stuart 1991 The two ATPase 6 mRNAs of Leishmania tarentolae differ at their 3'ends Mol Biochem Parasitol 48 139-150

23. Blom, D A de Haan, M van den Berg, P Sloof, M Jirku, J Lukes, and R Benne 1998 RNA editing in the free-living bodonid Bodo saltans Nucleic Acids Res 26: 1205-1213

24. Blow, M J, R J Grocock, S van Dongen, A J Enright, and E Dicks 2006 RNA editing of human microRNAs Genome Biol 7 R27

25. Blum, B and L Simpson 1990b Guide RNAs in kinetoplastid mitochondria have a nonencoded 3 oligo-(U) tail involved in recognition of the pre-edited region Cell 62: 391-397

26. Blum, B and L Simpson 1992 Formation of guide RNA messenger-RNA chimeric molecules m vitro, the initial step of RNA editing, is dependent on an anchor sequence Proc Natl Acad Sci USA 89 11944—11948

27. Blum, B , N Bakalara, and L Simpson 1990a A model for RNA editing in kinetoplastid mitochondria "Guide" RNA molecules transcribed from maxicircle DNA provide the edited information Cell 60: 189—198

28. Blum, B , N R Sturm, A M Simpson, and L Simpson 1991 Chimeric gRNA messenger-RNA molecules with oligo(U) tails covalently linked at sites of RNA editing suggest that U-addition occurs by transesterification Cell 65 543-550

29. Bock, R 2000 Sense from nonsense how the genetic information of chloroplasts is altered by RNA editing Biochimie 82 549-557

30. Bock, R, H Kossel, and P Mahga 1994 Introduction of a heterologous editing site into the tobacco plastid genome the lack of RNA editing leads to a mutant phenotype EMBOJ 13 4623-4628

31. Boucher N Y Wu, C Dumas, M Dube D Seieno, M Breton and B Papadopoulou 2002 A common mechanism of stage-iegulated gene expression in Leishmania mediated by a conseived 3'-untranslated region element J Biol Chem 277 19511-19520

32. Brecht M M Niemann, E Schluter b F Muller K Stuart, and H U Gonnger 2005 TbMP42, a protein component of the RNA editing complex in African trypanosomes has endo-exoribonuclease activity Mol Cell 17 621-630

33. Bnngaud F,M Peris, K H Zen, and L Simpson 1995 Characterization of two nuclear-encoded protein components of mitochondrial ribonucleoprotein complexes from Leishmania larentolae Mol Biochem Parasitol 71 65-79

34. Broun L M , B J Burbach, B A McKenzie, and G J Connell 1999 A Cis-acting A-U Sequence Element Induces Kinetoplastid U-insertions J Biol Chem 274 6295-6304

35. Burd, C G , and G Dreyfuss 1994 Conserved structures and diversity of functions of RNA-binding proteins Science 265 615-21

36. Burgess MLK, S Heidmann, and K Stuart 1999 Kinetoplastid RNA editing does not require the terminal 3' hydroxyl of guide RNA, but modifications to the guide RNA terminus can inhibit in vitro U-insertion RNA 5 883-892

37. Byrne, E M , G I Connell, and L Simpson 1996 Guide RNA-directed undine insertion RNA editing in vitro EMBOJ 15 6758-6765

38. Campbell, D A, S Thomas, and N R Sturm 2003 Transcription in kinetoplastid protozoa why be normal^ Microbes and Infection 5 1231-1240

39. Carnes, J , J R Trotter, A Peltan, M Fleck, and K Stuart 2008 RNA editing in Trypanosoma brucei requires three different editosomes Mol Cell Biol 28 122-130

40. Carrillo R,OH Thiemann, J D Alfonzo, and L Simpson 2001 Uridine insertion/deletion RNA editing in Leishmania tarentolae mitochondria shows cell cycle dependence Mol Biochem Parasitol 113 175-181

41. Cavalier-Smith, T 2004 Only six kingdoms of life Proc R Soc Lond 271 1251-1262

42. Cech TR 1991 RNA editing world's smallest mtrons^ Cell 64 667-669

43. Chateigner-Boutin, A-L , and I Small 2011 Organellar RNA editing WIREs RNA 2 493-506

44. Chaudhuri, S and P Maliga 1996 Sequences directing C to U editing of the plastid psbL mRNA are located within a 22 nucleotide segment spanning the editing site EMBOJ 15 5958-5964

45. Chaudhuri, S, H Carrer, and P Maliga 1995 Site-specific factor involved in the editing of the psbL mRNA in tobacco plastids EMBOJ 14 2951-2957

46. Chen C X , D S Cho, Q Wang, F Lai, K C Carter, and K Nishikura 2000 A third member of the RNA-specific adenosine deaminase gene family, ADAR3, contains both single- and double-stranded RNA binding domains RNA 6 755-767

47. Chen J CA Rauch, J H White, P T Englund, and N R Cozzareili 1995 The topology of the kmetoplast DNA network Cell 80 61-69

48. Cho DSC, W Yang JT Lee, R Shiekhattar, JM Murray, and K Nishikura 2003 Requirement of dimerization for RNA editing activity of adenosine deaminases acting on RNA J Biol Chem 278 17093-17102

49. Clayton C E 2002 Life without transcriptional control7 From fly to man and back again EMBO J 21 1881-1888

50. Clement SL M K Mingler, and DJ Koslowsky 2004 An intragenic guide RNA location suggests a complex mechanism for mitochondrial gene expression in Trypanosoma brucei Eukaryot Cell 3 862-869

51. Corell RA JE Feagin, G R Riley, T Strickland, J A Guderian PJ Myler and K Stuart 1993 Trypanosoma biucei minicircles encode multiple guide RNAs which can direct editing of extensively overlapping sequences Nucleic Acids Res 21 4313-4320

52. Cot ell RA LK Read, G R Riley, J K Nellissery, T E Allen, M L Kable, M D Wachal SD Seiwert, PJ Myler, and K D Stuart 1996 Complexes from Trypanosoma brucei that exhibit deletion editing and other editing-associated properties Mol Cell Biol 16 1410-1418

53. Corell, RA, P Myler, and K Stuart 1994 Trypanosoma brucei mitochondrial CR4 gene encodes an extensively edited mRNA with completely edited sequence only in bloodstream forms Mol Biochem Parasitol 64 65-74

54. Covello, PS and M W Gray 1989 RNA editing in plant mitochondria Nature 341 662-666

55. Cruz-Reyes, J and B Sollner-Webb 1996 Trypanosome U-deletional RNA editing involves guide RNA-directed endonuclease cleavage, terminal U exonuclease, and RNA ligase activities Pioc Natl Acad Sei 93 8901 -8906

56. Cruz-Reyes, J, A G Zhelonkma, C E Huang, and B Sollner-Webb 2002 Distinct functions of two RNA ligases in active Trypanosoma brucei RNA editing complexes Mol Cell Biol 22 4652^4660

57. Cruz-Reyes, J , L N Rusche, and B Sollner-Webb 1998c Trypanosoma brucei U-insertion and U-deletion activities co-purify with an enzymatic editing complex but are differentially optimized Nucleic Acids Res 26 3634-3639

58. Domingo G J S S Palazzo, B Wang B Pannicucci R Salavati. and K. D Stuart 2003 Dyskinetoplastic Trypanosoma brucei contains functional editing complexes Eukaryot Cell 2 569-577

59. Drozdz, M SS Palazzo, R Salavati, J O'Rear, C Clayton, and K Stuart 2002 TbMP81 is required for RNA editing in Tnpanosoma brucei EMBO J 21 1791-1799

60. Du T and P D Zamore 2005 MicroPrimer the biogenesis and function of microRNA Development 132 4645^652

61. Dunstan H M NS Green-Willms, and TD Fox 1997 In vivo analysis of Saccharomyces cerevisiae COX2 mRNA 5 -untranslated leader functions in mitochondrial translation and translationa) activation Genetics 147 87-100

62. Ernst N L , В Panicucci, J Carnes, and К Stuart 2009 Differential functions of two editosome exoUases in Trypanosoma brucei RNA 15 947-57

63. Ernst, N L, В Panicucci, RP Igo, А К Pamgrahi, R Salavati, and К Stuart 2003 TbMP57 is a 3' terminal ui ldvlyl transferase (TUTase) of the Trypanosoma brucei editosome Mol Cell 11 1525-1536

64. Estevez, A M and L Simpson 1999 Uridine insertion/deletion RNA editing in trypanosome mitochondria—a review Gene 240 247-260

65. Estevez. A M , F Kierszenbaum, E Wirtz. F Bringaud, J Grünstem, and L Simpson 1999 Knockout of the glutamate dehydrogenase gene in bloodstream Trypanosoma brucei in culture has no effect on editing of mitochondrial mRNAs Mol Biochem Parasitol 100 5-17

66. Etheridge, RD, I Aphasizheva. PD Gershon, and R Aphasizhev 2008 3' adenylation determines mRNA abundance and monitors completion ofRNA editing in Tbrucei mitochondria EMBO J 27 1596-1608

67. Fairman, M E , P A Maroney, W Wang, H A Bowers, P Gollnick, T W Nilsen, and E Jankowsky 2004 Protein displacement by DexH/D "RNA helicases" without duplex unwinding Science 304 730—734

68. Faivre-Nitschke, SE, JM Grienenberger, and JM Gualberto 1999 A prokaryotic-type cytidine deaminase from Arabidopsis thahana gene expression and functional characterization Eur J Biochem 263 896903

69. Feagin, JE, and К Stuart 1988c Developmental aspects of uridine addition within mitochondrial transcripts of Trypanosoma brucei Mol Cell Biol 8 1259-1265

70. Feagin, JE, JM Abraham, and К Stuart 1988a Extensive editing of the cytochrome с oxidase III transcript in Trypanosoma brucei Cell 53 413-422

71. Feagin. J E , J M Shaw, L Simpson, and К Stuart 1988b Creation of AUG initiation codons by addition of uridines within cytochrome b transcripts of kinetoplastids Proc Natl Acad Sei USA 85 539-543

72. Fisk, D G , M В Walker, and A Barkan 1999 Molecular cloning of the maize gene crpl reveals similarity between regulators of mitochondrial and chloroplast gene expression EMBO J 18 2621-2630

73. Flegontov, P N , E N Zhirenkina, E S Gerasimov, E N Ponirovsky, M V Strelkova, and A A Kolesnikov 2009 Selective amplification of maxicircle classes during the life cycle of Leishmania major Mol Biochem Parasitol 165 142-152

74. Flegontov, P N , О Guo, L Ren, V S Strelkova, and A A Kolesnikov 2006 Conserved repeats in the kinetoplast maxicircle divergent region of Leishmania sp and Leptomonas seymouri Mol Gen Genomics 276oo JZZ-JJJ

75. Freyer R,C Lopez. R M Maier, M Martin, В Sabater, and H Kossel 1995 Editing of the chloroplast ndhB encoded transcript shows divergence between closely related members of the grass family (Poaceae) Plant Mol Biol 29 679-684

76. Frever R M-C Kiefer-Meyer, and H Kossel 1997 Occurrence of plastid RNA editing in all major lineages of land plants Proc Natl Acad Sei USA 94 6285-6290

77. Gabriel A and J D Boeke 1991 Reverse transcriptase encoded by a retrotransposon from the trypanosomatid Crithidia fasciculata Proc Natl Acad Sei USA 88 9794-9798

78. Gao G and L Simpson 2003 Is the Trypanosoma brucei REL1 RNA ligase specific tor U-deletion RNA editing, and is the REL2 RNA ligase specific for U-insertion editing? J Biol Chem 278 27570-27574

79. Gao GG,ST Kapushoc AM Simpson, О H Thiemann, and L Simpson 2001 Guide RNAs of the recently isolated LEM125 stiain of Leishmania lareniolae an unexpected complexity RNA 7 1335-1347

80. Geibei, A , M A O'Connell and W Keller 1997 Two forms of human double-stranded RNA-specific editase 1 (hREDI) geneiated by the insertion of an Alu cassette RNA 3 453^63

81. Giege P and A Brennicke 1999 RNA editing in Arabidopsis mitochondria effects 441 C to U changes in ORFs Proc Natl Acad Sei USA 96 15324-15329

82. Golden, D E and S L Hajduk 2005 The 3-untranslated region of cytochrome oxidase II mRN A functions in RNA editing of African trypanosomes exclusively as a eis guide RNA RNA II 29-37

83. Golding, 1, J Paulsson, SM Zawilski, and EC Cox 2005 Real-time kinetics of gene activity in individual bacteria Cell 123 1025-1036

84. Gommans, W M , S P Mullen, and S Maas 2009 RNA editing a driving force for adaptive evolution9 Bioessays 31 1137-1145

85. Gonzalez, CI, MC Thomas, F Martin, J Alcami, C Alonso, and M C Lopez 1997 Reverse transcnptase-like activity in Trypanosoma cruzi Acta Tropica 63 117-126

86. Gott, J M and A C Rhee 2008 Insertion/deletion editing in Physarum polycephalum In Gott J M , Rhee A C (eds) RNA editing Springer, Berlin, 85-104

87. Gott, J M and R B Emeson 2000 Functions and mechanisms of RNA editing Annu Rev Genet 34 499-531

88. Gott, J M , B H Somerlot, and M W Gray 2010 Two forms of RNA editing are required for tRNA maturation in Physarum mitochondria RNA 16 482-488

89. Gott, JM LM Visomirski, and JL Hunter 1993 Substitutional and insertional RNA editing of the cytochrome c oxidase subumt 1 mRNA of Physarum polycephalum J Biol Chem 268 25483-25486

90. Gott, J M , N Parimi, and R Bundschuh 2005 Discovery of new genes and deletion editing in Physarum mitochondria enabled by a novel algorithm for finding edited mRNAs Nucleic Acids Res 33 5063-5072

91. Goyard, S , H Segawa, J Gordon, M Showalter, R Duncan, S J Turco, and S M Beverley 2003 An in vitro system for developmental and genetic studies of Leishmania donovam phosphoglycans Mol Biochem Parasltol 130 31-42

92. Grams J M T McManus, and S L Ha|duk 2000 Processing of polycistronic guide RNAs is associated with RNA editing complexes in Trypanosoma brucei EMBOJ 19 5525-5532

93. Grohmann M, P Hammer, M Walther N Paulmann, A Buttner, W Eisenmenger, TC Baghai, C Schule, R Rupprecht M Bader, B Bondy P Zill J Priller, and D J Walther 2010 Alternative Splicing and Extensive RNA Editing of Human TPH2 Transcripts PLoS One 5 e8956

94. Gualberto JM L Lamattina, G Bonnard J-H Weil, and JM Grienenberger 1989 RNA editing in wheat mitochondria results in the conservation of protein sequences Nature 341 660-662

95. Guilbride D L and P T Englund 1998 The replication mechanism of kinetoplast DNA networks in several trvpanosomatid species J Cell Sei 1 11 675-679

96. Gull K 1999 The cvtoskeleton of trvpanosomatid parasites Annu Rev Microbiol 53 629-665

97. Haile, S and B Papadopoulou 2007 Developmental regulation of gene expression in trypanosomatid parasitic protozoa Current Opinion in Microbiology 10 569-577

98. Hammond S M 2005 Dicing and slicing the core machinery of the RNA interference pathway FEBS Lett 579 5822-5829

99. Handa H 2003 The complete nucleotide sequence and RNA editing content of the mitochondrial genome of rapeseed {Brassica napus L ) comparative analysis of the mitochondrial genomes of rapeseed and Arabidopsis thahana Nucleic Acids Res 31 5907-5916

100. Harris, M E and S L Hajduk 1992 Kinetoplastid RNA editing in vitro formation of cytochrome b gRNA-mRNA chimeras from synthetic substrate RNAs Cell 68 1091-1099

101. Hashimi, H, A Zikova, AK Pamgrahi, KD Stuart, and J Lukes 2008 TbRGGl, an essential protein involved in kinetoplastid RNA metabolism that is associated with a novel multiprotein complex RNA 14 970-980

102. Hashimoto, M , T Endo, G Peltier, M Tasaka, and T Shikanai 2003 A nucleus-encoded factor, CRR2, is essential for the expression of chloroplast ndhB in Aiabidopsis Plant J 36 541-549

103. Hattori, M, H Miyake, and M Sugita 2007 A pentatricopeptide repeat protein is required for RNA processing of cIpP pre-mRNA in moss chloroplasts J Biol Chem 282 10773-10782

104. Hayman, M L and L K Read 1999 Trypanosoma brucei RBP16 is a mitochondrial Y-box family protein with guide RNA binding activity J Biol Chem 274 12067-12074

105. Hayman, ML, MM Miller, DM Chandler, CC Goulah, and LK Read 2001 The trypanosome homolog of human p32 interacts with RBP16 and stimulates its gRNA binding activity Nucleic Acids Res 295216-5225

106. Hendrickson, P G and M E Silliker 2010 RNA editing in six mitochondrial ribosomal protein genes of Didymium iridis Curr Genet 56 203-213

107. Hermann. T , B Schmid, H Heumann, and H U Goringer 1997 A threedimensional working model for a guide RNA from Trypanosoma brucei Nucleic Acids Res 25 2311-2318

108. Hiesel. R, B Wissinger, W Schuster, and A Brennicke 1989 RNA editing in plant mitochondria Science 246 1632-1634

109. Higuchi, M , S Maas, F N Single, J Hartner and A Roznor 2000 Point mutation in an AMPA receptor gene rescues lethality in mice deficient in the RNA-editing enzyme ADAR2 Nature 406 78—81

110. Hirose, T and M Sugiura 2001 Involvement of site-specific transacting factor and a common RNA-binding protein in the editing of chloroplast mRNAs development of a chloroplast in vitro RNA editing system EMBOJ 20 1144-1152

111. Hirose T,H Fan, J Y Suzuki, T Wakasugi T Tsudzuki, H Kossel. and M Sugiura 1996 Occurrence of silent RNA editing in chloroplasts its species specificity and the influence of environmental and developmental conditions Plant Mol Biol 30 667-672

112. Hoch B RM Maier, K Appel, G L Igloi, and H Kossel 1991 Editing of a chloroplast mRNA by creation of an initiation codon Nature 353 178-180

113. Horton T, and L Landweber 2000 Evolution of four types of RNA editing in myxomycetes RNA 6 1339-1346

114. Huang, C E.J Cruz-Reyes, A G Zhelonkina S O Hearn E Wirtz, and B Sollner-Webb 2001 Roles for ligases in the RNA editing complex of Trypanosoma brucei band IV is needed for U deletion and RNA repair EMBOJ 20 4694-4703

115. Huang, C E S F O Hearn and B Sollner-Webb 2002 Assembly and function of the RNA editing complex in Tnpanosoma bmcei requires band III protein Mol Cell Biol 22 3194—3203104

116. Hunter, P 2008 The great leap forward Majoi evolutionary jumps might be caused by changes in gene regulation rather than the emergence of new genes EMBO Rep 9 608-611

117. Igo, R P Jr , S D Lawson, and K Stuart 2002 RNA sequence and base pairing effects on insertion editing in Trypanosoma brucei Mol Cell Biol 22 1567—1576

118. Igo, R P Jr, S S Palazzo, M L Burgess, A K Panigrahi, and K Stuart 2000 Uridylate addition and RNA ligation contribute to the specificity of kinetoplastid insertion RNA editing Mol Cell Biol 20 8447-8457

119. Kabat, J L , S Barberan-Soler, P McKenna, H Clawson, T Farrer, et al 2006 Intronic alternative splicing regulators identified by comparative genomics in nematodes PLoS Comput Biol 2 e86

120. Kable, ML, SD Seiwert, S Heidmann, and K Stuart 1996 RNA editing a mechanism for gRNA-specified uridylate insertion into precursor mRNA Science 273 1189-1195

121. Kang, X D , K Rogers, G H Gao, A M Falick, S Zhou, and L Simpson 2005 Reconstitution of uridme-deletion precleaved RNA editing with two recombinant enzymes Proc Natl Acad Sei USA 102 1017—1022

122. Kao, C Y and L K Read 2005 Opposing effect of polyadenylation on the stability of edited and unedited mitochondrial RNAs in Trypanosoma brucei Mol Cell Biol 25 1634-1644

123. Kapushoc, S T and L Simpson 1999 In vitro uridine insertion RNA editing mediated by cis-acting guide RNAs RNA 5 656-669

124. Kawahara, Y , B Zinshteyn, P Sethupathy, H Iizaza, A G Hatzigeorgiou, and K Nishikura 2007 RNA editing of the microRNA-151 precursor blocks cleavage by the Dicer-TRBP complex EMBO Rep 8 763-769

125. Kim, KS SM Teixeira, LV Kirchhoff, and JE Donelson 1994 Transcription and editing of cytochrome oxidase II RNAs in Trypanosoma cruzi J Biol Chem 269 1206-1211

126. Knoop, V 2004 The mitochondrial DNA of plants peculiarities in phylogenetic perspective Curr Genet 46 123-139

127. Kolesnikov, A A , E M Merzlyak, E A Bessolitsyna, A V Fediakov, and G Shoenian 2003 Reduction of the edited domain of the mitochondrial A6 gene for ATPase subunit 6 in Trypanosomatidae Mol Biol (Rus) 37 637-642

128. Kolesnikov, A A . G Shoenian, and W Presber 2000 An edited segment of the kinetoplast gene MURF4 (ATPase 6) m Leishmania has a similar structure Mol Biol (Rus) 34 210-213

129. Koller, J , G Norskau, A S Paul, K Stuart, and H U Goringer 1994 Different Trypanosoma brucei guide RNA molecules associate with an identical complement of mitochondrial proteins in vitro Nucleic Acids Res 22 1988-1995

130. Koller, J, UF Muller, B Schmid, A Missel, V Kruft, K Stuart, and H U Goringer 1997 Trypanosoma brucei gBP21 An argimnerich mitochondrial protein that binds to guide RNA with high affinity J Biol Chem 272 3749-3757

131. Koslowsky, D J , G J Bhat, A L Perrolaz, J E Feagin, and K Stuart 1990 The MURF3 gene of T brucei contains multiple domains of extensive editing and is homologous to a subunit of NADH dehydrogenase Cell 62: 901-911

132. Koslowsky DJ and G Yahampath 1997 Mitochondrial mRNA 3 cleavage/polyadenylation and RNA editing in Trypanosoma brucei are independent events Mol Biochem Parasitol 90 81—94

133. Koslowsky DJ GR Riley, JE Feagin and K Stuart 1992 Guide RNAs for transcripts with developmental!)' regulated RNA editing are present in both life cvcle stages of Trypanosoma brucei Mol Cell Biol 12 2043-2049

134. Kostygov, A Y, EP Slisarenko, P A Merkulov, and S A Podlipaev 2004 Genetic diversity of insect trypanosomatids from subarctic and North-West Russia revealed by UP-PCR typing Protistology 3 257-264

135. Kotera, E, M Tasaka, and T Shikanai 2005 A pentatricopeptide repeat protein is essential for RNA editing in chloroplasts Nature 433 326-330

136. Kubo, N and K Kadowaki 1997 Involvement of 5'flanking sequence for specifying RNA editing sites in plant mitochondria FEBS Lett 413 40-44

137. Kudla, J and R Bock 1999 RNA editing in an untranslated region of the Ginkgo chloroplast genome Gene 234 81-86

138. Kudla, J, G L Igloi, M Metzlaff, R Flagemann, and H Kossel 1992 RNA editing in tobacco chloroplasts leads to the formation of a translatable psbL mRNA by a C to U substitution within the initiation codon EMBO J 11: 1099-1103

139. Kugita, M , Y Yamamoto, T Fujikawa, T Matsumoto, and K Yoshinaga 2003 RNA editing in hornwort chloroplasts makes more than half the genes functional Nucleic Acids Res 31 2417-2423

140. Lai, F, CX Chen, KC Carter, and K Nishikura 1997 Editing of glutamate receptor B subunit ion channel RNAs by four alternatively spliced DRADA2 double-stranded RNA adenosine deaminases Mol Cell Biol 17 2413-2424

141. Lambert, L, UF Muller, AE Souza, and HU Gonnger 1999 The involvement of gRNA-binding protein gBP21 in RNA editing—an in vitro and in vivo analysis Nucleic Acids Res 27 1429-1436

142. Landweber, L F 1992 The evolution of RNA editing in kinetoplastid protozoa Biosystems 28 41-45

143. Landweber, L F and W Gilbert 1993 RNA editing as a source of genetic variation Nature 363 179-182

144. Landweber, LF and W Gilbert 1994 Phylogenese analysis of RNA editing a primitive genetic phenomenon Proc Natl Acad Sei USA 91 918-921

145. Lavrov, DV, WM Brown, and JL Boore 2000 A novel type of RNA editing occurs in the mitochondrial tRNAs of the centipede Lithobius forficatus PNAS 97 13738-13742

146. Leegwater, P, D Speyer, and R Benne 1995 Identification by UV crosslinking of oligo(U)-binding proteins in mitochondria of the insect trypanosomatid Crithidia fasciculata Eur J Biochem 227 780-786

147. Lehmann KA and B L Bass 1999 The importance of internal loops within RNA substrates of ADAR1 J Mol Biol 291 1-13

148. Lehmann, K A and B L Bass 2000 Double-stranded RNA adenosine deaminases ADAR1 and ADAR2 have overlapping specificities Biochemistry 39 12875-12884

149. Levanon, EY, E Eisenberg, R Yehn, S Nemzer and M Halleger 2004 Systematic identification of abundant Ato-I editing sites in the human transcriptome Nat Biotechnol 22 1001-1005

150. Lippok B B Wissinger, and A Brennicke 1994 Differential RNA editing in closely related introns in Oenothera mitochondria Mol Gen Genet 243 39—46

151. Liu B Y Liu, S A Motyka, EEC Agbo and P T Englund 2005 Fellowship of the rings the replication of kinetoplast DNA Trends Parasitol 21 363-369

152. Liu Y and P T Englund 2007 The rotational dynamics of kinetoplast DNA replication Mol Microbiol 64 676-690

153. Lopez-Maury, L, S Marguerat and J Bahler 2008 Tuning gene expression to changing environments from rapid responses to evolutionary adaptation Nat Rev Genet 9 583-593

154. Lu, B, RK Wilson, CG Phreaner, MR Mulligan, and MR Hanson 1996 Protein Polymorphism Generated by Differential RNA Editing of a Plant Mitochondrial rps 12 Gene Mol Cell Biol 16 1543-1549

155. Luciano, DJ, H Mirsky, N J Vendetti, and S Maas 2004 RNA editing of a miRNA precursor RNA 10 1174-1177

156. Lukes, J and J Votypka 2000 Trypanosoma avium novel features of the kinetoplast structure Exp Parasitol 96 178-181

157. Lukes, J, G J Arts, J van den Burg, A de Haan, F Opperdoes, P Sloof, and R Benne 1994 Novel pattern of editing regions in mitochondrial transcripts of the cryptobnd Trypanoplasma borreli EMBO J 13: 50865098

158. Lukes, J, H Hashimi, A Zikova 2005 Unexplained complexity of the mitochondrial genome and transcriptome in kinetoplastid flagellates Curr Genet 48 277-299

159. Lukes, J, J C Hines, C J Evans, N K Avliyakulov, V P Prabhu, J Chen, and D S Ray 2001 Disruption of the Crithidia fasciculata KAP1 gene results in structural rearrangement of the kinetoplast disc Mol Biochem Parasitol 117 179-186

160. Maas, S , A Rich, K Nishikura 2003 A-to-I RNA editing recent news and residual mysteries J Biol Chem 278 1391-1394

161. Maas, S , Y Kawahara, K M Tamburro, and K Nishikura 2006 A-to-I RNA editing and human disease RNA Biol 3 1-9

162. Madej M J, JD Alfonzo, and A Huttenhofer 2007 Small ncRNA transcriptome analysis from kinetoplast mitochondria of Leishmania tarentolae Nucleic Acids Res 1 1-11

163. Madison-Antenucci, S and SL Hajduk 2001 RNA editing-associated protein 1 is an RNA binding protein with specificity for preedited mRNA Mol Cell 7 879-886

164. Madison-Antenucci, S , R S Sabatini, V W Pollard, and S L Hajduk 1998 Kinetoplastid RNA-editing-associated protein 1 (REAP-1) a novel editing complex protein with repetitive domains EMBO J 17 6368-6376

165. Maier, RM, B Hoch, P Zeitz, and H Kossel 1992 Internal editing of the maize chloroplast ndhA transcript restores codons for conserved amino acids Plant Cell 4 609-616

166. Malek O, K Lattig, R Hiesel, A Brennicke, and V Knoop 1996 RNA editing in bryophytes and a molecular phytogeny of land plants EMBO J 15 1403-1411

167. Maniatis T and B Tasic 2002 Alternative pre-mRNA splicing and proteome expansion in metazoans Nature 418 236-243

168. Marchfelder A and S Binder 2004 Plastid and plant mitochondrial RNA processing and RNA stability In Darnell H Chase CD (Eds ), Molecular Biology and Biotechnology of Plant Organelles Springer, Dordrecht 261-294

169. Maslov D A, HA Avila, J A Lake, and L Simpson 1994a Evolution of RNA editing in kinetoplastid piotozoa Nature 368: 345-348

170. Maslov, D A,N R Sturm, B M Niner E S Gruszynski, M Peris, and L Simpson 1992 An intergenic G-nch region in Leishmania tarentolae kinetoplast maxicircle DNA is a pan-edited cryptogene encoding ribosomal protein S12 Mol Cell Biol 12 56-67

171. Maslov, D A,S A Podlipaev and J Lukes 2001 Phylogeny of the Kinetoplastida taxonomic problems and insights into the evolution of parasitism Mem Inst Oswaldo Cruz 96: 397^102

172. Maslov, DA 2010 Complete set of mitochondrial pan-edited mRNAs in Leishmania mexicana amazonensisLVl% Mol Biochem Parasitol 173 107-14

173. Maslov, D A and L Simpson 1992 The polarity of editing within a multiple gRNA-mediated domain is due to formation of anchors for upstream gRNAs by downstream editing Cell 70 459^167

174. Maslov, DA, A A Kolesnikov, and GN Zaitseva 1984 Conservative and divergent base sequence regions in the maxicircle kinetoplast DNA of several trypanosomatid flagellates Mol Biochem Parasitol 12 351— 364

175. Maslov, DA, O Thiemann, and L Simpson 1994b Editing and misediting of transcripts of the kinetoplast maxicircle G5 (ND3) cryptogene in an old laboratory strain of Leishmania tarentolae Mol Biochem Parasitol 68 155-159

176. Maslov, D A , P Nawathean, and J Scheel 1999 Partial kinetoplast-mitochondrial gene organization and expression in the respiratory deficient plant trypanosomatid Phytomonas serpens Mol Biochem Parasitol 99 207221

177. Matthews, K and K Gull 1998 Identification of stage specific and differentiation enriched transcripts during transformation of the African trypanosomes from its bloodstream to procyclic form Mol Biochem Parasitol 95 81-95

178. McManus, MT, BK Adler, VW Pollard, and SL Hajduk 2000 Trypanosoma brucei guide RNA poly(U) tail formation is stabilized by cognate mRNA Mol Cell Biol 20 883-89

179. Melcher, T, S Maas, A Herb, R Sprengal, PH Seeburg, and M Higuchi 1996 A mammalian RNA editing enzyme Nature 379 460-464

180. Meng, Y , D Chen, Y F Jin, C Mao, P Wu, and M Chen 2010 RNA editing of nuclear transcripts in Arabidopsis ihaliana BMC Genomics 11 1-7

181. Merzlyak, EM, MY Zakharova, and A A Kolesnikov 2001a Monogenetic trypanosomatids comparison of the ND8 editing gene Europ J Protistol 37 233-239

182. Merzlvak EM, V Yurchenko, A A Kolesnikov, K Alexandrov, SA Podlipaev, and DA Maslov 2001b Diversity and phylogeny of insect trypanosomatids based on small subunit rRNA genes polyphyly of Leptomonas and Blastocrithidia J Eukaryot Microbiol 48 161-169

183. Militello KT and L K Read 1999 Coordination of kRNA editing and polyadenylation in Trypanosoma brucei mitochondria complete editing is not required tor long ploy(A) tract addition Nucleic Acids Res 27 13771385

184. Miller MM and LK Read 2003 Tivpunosoma brucei functions of RBP16 cold shock and RGG domains in macromolecular interactions Exp Parasitol 105 140-148

185. Mmgler M K , A M Hingst, S L Clement LL Yu, L Reifur, and D J Koslousky 2006 Identification of pentatricopeptide repeat proteins in Trypanosoma brucei Mol Biochem Parasitol 150 37-45

186. Missel A , A E Souza, G Norskau and H U Goringer 1997 Disruption of a gene encoding a novel mitochondrial DEAD-box protein in Trypanosoma bt ucei affects edited mRNAs Mol Cell Biol 17 4895^1903

187. Moreira D,P Lopez-Garcia and K Vickerman 2004 An updated view ofkinetoplastid phylogeny using environmental sequences and a closer outgroup proposal for a new classification of the class Kinetoplastea Int J Syst Evol Microbiol 54: 1861-1875

188. Morse, D P , P J Aruscavage, and B L Bass 2002 RNA hairpins in noncoding regions of human brain and Caenorhabditis elegans mRNA are edited by adenosine deaminases that act on RNA Proc Natl Acad Sei USA 99 7906-7911

189. Mottram, J C , W J Murphy, and N Agabian 1989 A transcriptional analysis of the Trypanosoma brucei hsp83 gene cluster Mol and Biochem Parasitol 37 115-128

190. Muhich, M L, L Simpson, and AM Simpson 1983 Comparison of maxicircle DNAs of Leishmania tarentolae and Trypanosoma brucei Proc Natl Acad Sei USA 80 4060-4064

191. Muhich, M L, N Neckelmann, and L Simpson 1985 The divergent region of Leishmania tarentolae kinetoplast maxicircle DNA contains a diverse set of repetitive sequences Nucleic Acids Res 13 3241-3260

192. Muller, U F and H U Gonnger 2002 Mechanism of the gBP21-mediated RNA/RNA annealing reaction matchmaking and charge reduction Nucleic Acids Res 30 447^155

193. Muller, U F, L Lambert, and H U Goringer 2001 Annealing of RNA editing substrates facilitated by guide RNA-binding protein gBP21 EMBOJ 20 1394-1404

194. Nawathean, P and D A Maslov 2000 The absence of genes for cytochrome c oxidase and reductase subunits in maxicircle kinetoplast DNA of the respiration-deficient plant trypanosomatid Phytomonas serpens 38 95-103

195. Nebohacova, M ,C E Kim, L Simpson, and D A Maslov 2009 RNA editing and mitochondrial activity in promastigotes and amastigotes of Leishmania donovani Int J Parasitol 39 635-44

196. Niemann, M , H Kaibel, E Schlüter, K Weitzel M Brecht, and H U Goringer 2009 Kinetoplastid RNA editing involves a 3'nucleotidyl phosphatase activity Nucleic Acids Res 37 1897—1906

197. Nishikura, K . C Yoo, U Kim, J M Murray and P A Estes 1991 Substrate specificity of the dsRNA unwinding/modifying activity EMBOJ 10 3523-3532

198. O'Hearn, S F , C E Huang, M Hemann A Zhelonkina and B Sollner-Webb 2003 Trypanosoma brucei RNA editing complex band II is structurally critical and maintains band V ligase, which is nonessential Mol Cell Biol 23 7909-7919

199. O Toole, N M Hattori, C Andres, K Iida C Lurin C Schumitz-Linneweber, M Sugita, and I Small 2008 On the expansion of the pentatricopeptide repeat gene family in plants Mol Biol Evol 25 1120-1128

200. Ochs, DE, K Ots, SMR Teixeira. DR Moser, and LV Kirchhoff 1996 Maxicircle genomic organization and editing of an ATPase subunit 6 RNA in Trypanosoma cruzi Mol Biochem Parasitol 76 267-278

201. Ochsenreiter T and SL Hajduk 2006 Alternative editing of cytochrome c oxidase III mRNA in trypanosome mitochondria generates protein diversity EMBO Rep 7: 1128—1133

202. Ochsenreiter T M Cipriano and SL Hajduk 2007 KISS the kinetoplastid RNA editing sequence search tool RNA 13 1-4

203. Ochsenreiter, T, M Cipriano, and SL Hajduk 2008b Alternative mRNA Editing in Trypanosomes Is Extensive and Mav Contribute to Mitochondrial Protein Diversity PloS One 3 el566

204. Ochsenreiter, T , S Anderson, Z A Wood, and S L Hajduk 2008a Alternative RNA editing produces a novel protein involved in mitochondrial DNA maintenance in Trypanosomes Mol Cell Biol 28 5595-5604

205. Ohman, M 2007 A-to-I editing challenger or ally to the microRNA process Biochimie 89 1171-1176

206. Okuda, K , F Myouga, R Motohashi, K Shinozaki, and T Shikanai 2007 Conserved domain structure of pentatricopeptide repeat proteins involved in chloroplast RNA editing Proc Natl Acad Sei USA 104 8178-8183

207. Opperdoes, F R and PA Michels 2008 Complex I of Trypanosomatidae does it exist7 Trends Parasitol 24 310-317

208. Panigrahi, A K , A Schnaufer, N Carmean, R P Igo, S P Gygi, N L Ernst, S S Palazzo, D S Weston, R Abersold, R Salavati, and KD Stuart 2001a Four related proteins of the Trypanosoma brucei RNA editing complex Mol Cell Biol 21 6833-6840

209. Panigrahi A K, A Schnaufer, N L Ernst, B Wang, N Carmean, R Salavati, and K Stuart 2003a Identification of novel components of Trypanosoma brucei editosomes RNA 9 484-492

210. Panigrahi A K , N L Ernst, G J Domingo, M Fleck, R Salavati, and K D Stuart 2006 Compositionally and functionall> distinct editosomes in Trypanosoma brucei RNA 12 1038-1049

211. Panigrahi, A K , T E Allen, K Stuart, P A Haynes, and S P Gygi 2003b Mass spectrometric analysis of the editosome and other multiprotein complexes in Trypanosoma brucei J Am Soc Mass Spec 14 728-735

212. Patterson, J B and C E Samuel 1995 Expression and regulation by interferon of a double-stranded-RN A-specific adenosine deaminase from human cells evidence for two forms of the deaminase Mol Cell Biol 15 5376— 5388

213. Pelletier M and L K Read 2003 RBP16 is a multifunctional gene regulatorv protein involved in editing and stabilization of specific mitochondrial mRNAs in Trypanosoma brucei RNA 9 457-468

214. Peiez-Morga, D and P T Englund 1993a The attachment of minicircles to kinetoplast DNA networks during replication Cell 74 703-711

215. Perez-Morga D and P T Englund 1993b The structure of replicating kinetoplast DNA networks J Cell Biol 123 1069-1079

216. Peris M G C Freeh, A M Simpson, F Bringaud E Byme A Bakker and L Simpson 1994 Characterization of two classes of ribonucleoprotein complexes possibly involved in RNA editing from Leishmania tarentolae nutochondi la EMBO J 13 1664-1672

217. Pfalz J K Liere, A Kandlbinder, K J Dietz and R Oelmuller 2006 pTAC2 -6 and-12 are components of the transcriptionally active plastid chromosome that are required for plastid gene expression Plant Cell 18 176— 197

218. Phreaner CG MA Williams, and M R Mulligan 1996 Incomplete Editing of rpsl2 Transcripts Results in the Synthesis ot Polymorphic Polypeptides in Plant Mitochondria The Plant Cell 8 107 117110

219. Filler, K J, L N Rusche, J Cruz-Reyes, and B Sollner-Webb 1997 Resolution of the RNA editing gRNA-directed endonuclease from two othei endonucleases of Trypanosoma brucei mitochondria RNA 3 279290

220. Podiipaev, S 2001 The more insect trypanosomatids under study the more diverse Trypanosomatidae appears Int J Parasitol 31:648-652

221. Pollard, V W , M E Harris, and S L Hajduk 1992 Native mRNA editing complexes from Trypanosoma brucei mitochondria EMBO J 11 4429-4438

222. Pollard, V W , S P Rohrer, E F Michelotti, K Hancock, and S L Hajduk 1990 Organization of minicircle genes for guide RN As in Trypanosoma brucei Cell 63 783-790

223. Poison, A G and B L Bass 1994 Preferential selection of adenosines for modification bv double-stranded RNA adenosine deaminase EMBO J 13 5701-5711

224. Pring D, A Brennicke, and W Schuster 1993 RNA editing gives a new meaning to the genetic information in mitochondria and chloroplasts Plant Mol Biol 21 1163-1170

225. Pusnik, M , I Small, L K Read, T Fabbro, and A Scheider 2007 Pentatricopeptide repeat proteins in Trypanosoma brucei function in mitochondrial ribosomes Mol Cell Biol 27 6876-6888

226. Rauch, C A , D Perez-Morga, N R Cozzarelli, and PT Englund 1993 The absence of supercoiling in kinetoplast DNA mimcircles EMBO J 12 403-411

227. Rauch, C A , D Perez-Morga, N R Cozzarelli, and P T Englund 2003 The absence of supercoiling in kinetoplast DNA mimcircles EMBO J 12 403-411

228. Ray DS 1989 Conserved sequence blocks in kinetoplast mimcircles from diverse species of trypanosomes Mol Cell Biol 9 1365-1367

229. Read, L K KA Stankey, W R Fish, A M Muthiani, and K Stuart 1994a Developmental regulation of RNA editing and polyadenylation in four life cycle stages of Trypanosoma congolense Mol Biochem Parasitol 68 297-306

230. Read LK K D Wilson, P J Myler, and K Stuart 1994b Editing of Trypanosoma brucei maxicircle CR5 mRNA generates variable carboxy terminal predicted protein sequences Nucleic Acids Res 22 1489-1495

231. Read LK PJ Myler, and K Stuart 1992 Extensive editing of both processed and preprocessed maxicircle CR6 transcripts in Trypanosoma brucei J Biol Chem 267 1123-1128

232. Reenan, R A 2001 The RNA world meets behavior A-> 1 pre-mRNA editing in animals Trends Genet 17 53-56

233. Reifur L and DJ Koslowsky 2008 Trypanosoma brucei ATPase subunit 6 mRNA bound to gA6-14 forms a conserved three-helical structure RNA 14 2195-2211

234. Rilev, G R , P J Myler, and K Stuart 1995 Quantitation of RNA editing substrates products and potential intermediates—implications for developmental regulation Nucleic Acids Res 23 708—712

235. Riley, G R , R A Corepp, and K Stuart 1994 Multiple guide RNAs for identical editing of Trypanosoma brncei apocytochrome b messenger RNA have an unusual minicircle location and are developmental^ regulated J Biol Chem 269 6101-6108

236. Ronquist, F and J P Huelsenbeck 2003 MRBAYES 3 Bayesian phylogenetic inference under mixed models Bioinformatics 19 1572-1574

237. Rueter, S M , T R Dawson, and R B Emeson 1999 Regulation of alternative splicing by RNA editing Nature 399 75-80

238. Rusche, LN,CE Huang, K J Piller, M Hemann, E Wirtz, and B Sollner-Webb 2001 The two RNA ligases of the Trypanosoma brucei RNA editing complex cloning the essential band IV gene and identifying the band V gene Mol Cell Biol 21 979-989

239. Ryter, J M and S C Schultz 1998 Molecular basis of double-stranded RNA-protein interactions structure of a dsRNA-binding domain complexed with dsRNA EMBO J 17 7505-7513

240. Sabatini, R and SL Hajduk 1995 RNA hgase and its involvement in guide RNA/ mRNA chimera formation Evidence for a cleavage-ligation mechanism of Trypanosoma brucei mRNA editing J Biol Chem 270 7233-7240

241. Salavati R,AK Panigrahi, and K D Stuart 2001 Mitochondrial ribonuclease P activity of Trypanosoma brucei Mol Biochem Parasitol 115: 109-117

242. Salavati, R , A K Panigrahi, B A Morach, S S Palazzo, R P Igo, and K Stuart 2002 Endoribonuclease activities of Trypanosoma brucei mitochondria Mol Biochem Parasitol 120 23-31

243. Sanchirico, ME, TD Fox, and TL Mason 1998 Accumulation of mitochondrially synthesized Saccharomvces cerevisiae Cox2p and Cox3p depends on targeting information in untranslated portions of their mRNAs EMBO J 17 5796-5804

244. Savill, N J and PG Higgs 1999 A theoretical study of random segregation of minicircles in trypanosomatids Proc R Soc Lond B Biol Sei 266 611-620

245. Savill, N J and P G Higgs 2000 Redundant and non-functional guide RNA genes in Trypanosoma brucei are a consequence of multiple genes per minicircle Gene 256 245-252

246. Scadden, A D and C W Smith 2001 RNAi is antagonized by A-> I hyper-editing EMBO Rep 2 11071111

247. Schlegel M 2003 Phylogenv of Eukaryotes recovered with molecular data highlights and pitfalls Eur J Protistol 39: 113-122

248. Schmid B GR Riley, K Stuart, and H U Goringer 1995 The secondary structure of guide RNA molecules from Trypanosoma brucei Nucleic Acids Res 23 3093—3102

249. Schnntz-Linneweber, C , R E Williams-Carrier P M Williams-Voelker, T S Kroeger A Vichas, and A Barkan 2006 A pentatricopeptide repeat protein facilitates the trans-splicing of the maize chloroplast rpsl2 pre-mRNA Plant Cell 18 2650-2663

250. Schnaufer A, AK Panigrahi, B Panicucci R P Jr Igo, E Wirtz, R Salavati and K Stuart 2001 An RNA hgase essential for RNA editing and survival of the bloodstream form of Trypanosoma brucei Science 291 2159-2162

251. Schnaufer, A , M Wu, Y J Park, T Nakai J Deng, R Proff, W G Hoi, and K D Stuart 2010 A protein -protein interaction map of trypanosome ~20S editosomes J Biol Chem 285 5282-5295

252. Schnaufer, A ,N L Ernst SS Palazzo, J O Real, R Salavati, and K Stuart 2003 Sepaiate insertion and deletion subcomplexes of the Trypanosoma brucei RNA editing complex Mol Cell 12 307-319

253. Seeburg, P H and J Hartner 2003 Regulation of ion channel/neurotransmitter receptor function by RNA editing Curr Opin Neurobioi 13 279-283

254. Seiwert, S D and K Stuart 1994 RNA editing transfer of genetic information from gRNA to precursor mRNA in vitro Science 266 114-117

255. Seiwert, S D , S Heidmann, and K Stuart 1996 Direct visualization of uridylate deletion in vitro suggests a mechanism for kinetoplastid RNA editing Cell 84 831-841

256. Shapiro, T A 1993 Kinetoplast DNA maxicircles networks within networks Proc Natl Acad Sci USA 90: 7809-7813

257. Shapiro TA and PT Englund 1995 The structure and replication of kinetoplast DNA Annu Rev Microbiol 49 117-143

258. Sherry, S T , W H Ward, M Kholodov, J Baker, and L Phan 2001 dbSNP the NCB1 database of genetic variation Nucleic Acids Res 29 308-311

259. Shlomai, J 2004 The structure and replication of kinetoplast DNA Curr Mol Med 4 623-647

260. Siep, M , K van Oosterum, H Neufeglise H van der Spek, and LA Grivell 2000 Mss5lp, a putative translational activator of cytochrome c oxidase subumt-1 (COX1) mRNA, is required for synthesis of Coxlp in Saccharomvces cerevisiae Curr Genet 37 213-220

261. Simpson, AGB, J Lukes, and A J Roger 2002 The evolutionary history of kinetoplastids and their kinetoplast Mol Biol Evol 19 2071-2083

262. Simpson, A G B , J R Stevens and J Lukes 2006 The evolution and diversity of kinetoplastid flagellates Trends Parasitol 22: 168-174

263. Simpson, L and D A Maslov 1999 Evolution of the U-insertion/deletion RNA editing in mitochondria of kinetoplastid protozoa Ann NY Acad Sci 870 190-205

264. Simpson, L, and DA Maslov 1994 RNA editing and the evolution of parasites Science 264 18701871

265. Simpson, L, OH Thiemann, N J Savill, J D Altonzo, and D A Maslov 2000 Evolution of RNA editing in trypanosome mitochondria Proc Natl Acad Sci USA 97 6986-6993

266. Simpson, L, R Aphasizhev, G Gao, and X Kang 2004 Mitochondrial proteins and complexes in Leishmama and Trypanosoma involved in U-insertion/deletion RNA editing RNA 10 159-170

267. Simpson L, R Aphasizhev J Lukes and J Cruz-Reyes 2010 Guide to the Nomenclature of Kinetoplastid RNA Editing A Proposal Protist 161 1-6

268. Simpson L,S Sbicego and R Aphasizhev 2003 Uiidine insertion/deletion RNA editing in trypanosome mitochondria a complex business RNA 9 265-276

269. Souza A E , H H Shu, L K Read, P J Myler and K D Stuart 1993 Extensive editing of CR2 maxicircle transcripts of Tnpanosoma brucei predicts a protein with homology to a subunit of NADH dehydrogenase Mol Cell Biol 13 6832-6840

270. Souza, A E , P J Myler, and K Stuart 1992 Maxicircle CR 1 transcripts of Trypanosoma brucei are edited and developmentally regulated and encode a putative iron-sulfur protein homologous to an NADH dehydrogenase subunit Mol Cell Biol 12 2100-2107

271. Speijer. D, CK Breek, AO Muijsers AF Hartog, JA Berden, SP Albracht, B Samyn. J Van Beeumen, and R Benne 1997 Characterization of the respiratory chain from cultured Crithidia fasciculata Mol Biochem Parasitol 85 171-186

272. Stamm, S , S Ben-Ari, I Rafalska, Y Tang, Z Zhang et al 2005 Function of alternative splicing Gene 344 1-20

273. Stapleton, M , J W Carlson, and S E Celniker 2006 RNA editing in Drosophila melanogaster New targets and functional consequences RNA 12 1922-1932

274. Steinert. M and S van Assel 1980 Sequence heterogeneity in kinetoplast DNA reassociation kinetics Plasmid 3: 7-17

275. Steinhauser, S. S Beckert, 1 Capesius, O Malek, and V Knoop 1999 Plant mitochondrial RNA editing—extreme in hornworts and dividing the liverworts'? J Mol Evol 48 303-312

276. Stoeck, T and S Epstein 2003 Novel eukaryotic lineages inferred from small-subunit rRNA analyses of oxygen-depleted marine environments Appl Environ Microbiol 69: 2657-2663

277. Stuart, K and SR Gelvin 1980 Kinetoplast DNA of normal and mutant Trypanosoma brucei Am J Trop Med Hyg 29: 1075-1081

278. Stuart, K, R Salavati, R P Igo, E N Lewis. S S Palazzo, and B Wang 2004 In vitro assays for kinetoplastid U-insertion-deletion editing and associated activities Methods Mol Biol 265 251-272

279. Stuart. KD 1990 Regulation of mitochondrial gene expression in Trypanosoma brucei BioEssays 6 178-181

280. Stuart, K D , A Schnaufer, N L Ernst, and A K Pamgrahi 2005 Complex management RNA editing in trypanosomes Trends Biochem Sei 30 97-105

281. Stuart, K D , A K Pamgrahi, A Schnaufer M Drozdz. C Clayton, and R Salavati 2002 Composition of the editing complex of Trypanosoma brucei Phil Trans R Soc Lond B Biol Sei 357 71—79

282. Stuart. KD, JE Feagin, and JM Abraham 1989 The creation of nucleotide sequences in messenger RNA—a minireview Gene 15 155-160

283. Stuart, KD, TE Allen, S Heidmann, and SD Seiwert 1997 RNA editing in kinetoplastid protozoa Microbiol Mol Biol Rev 61 105-120

284. Sturm N R,DA Maslov, B Blum, and L Simpson 1992 Generation of unexpected editing patterns in Leishmania tarentolae mitochondrial mRNAs misediting produced by misguiding Cell 70: 469-476

285. Sturm, N R and L Simpson 1990a Partially edited mRNAs for cytochrome b and subunit III of cytochrome oxidase from Leishmania tarentolae mitochondria RNA editing intermediates Cell 61 871-878

286. Sturm N R and L Simpson 1990b Kinetoplast DNA minicircles encode guide RNAs for editing of cytochrome oxidase subunit III mRNA Cell 61 879-884

287. Svobodova, M . M Zidkova, I Cepicka. M Obornik J Lukes, and J Votypka 2007 Seigeia podhpaevi gen nov sp nov (Trypanosomatidae, Kinetoplastida), a paiasite of biting midges (Ceratopogonidae Diptera) Int J Syst Evol Microbiol 57:423^132

288. Takenaka, M and A Brennicke 2003 In vitro RNA editing in pea mitochondria requires NTP or dNTP, suggesting involvement of an RNA helicase J Biol Chem 278 47526-47533

289. Takenaka, M D Verbitskiy J A van der Merwe, A Zehrmann, and A Brennicke 2008 The process of RNA editing in plant mitochondria Mitochondrion 8 35-46

290. Takenaka, M J Neuwirt, and A Brennicke 2004 Complex cis-elements determine an RNA editing site in pea mitochondria Nucleic Acids Res 32 4137^1144

291. Taylor, J G , E H Choi, C B Foster. S J Chanock 2001 Using genetic variation to study human disease Trends Mol Med 7 507-512

292. Thiemann, O H , D A Maslov, L Simpson 1994 Disruption of RNA editing in Leishmania tarentolae by the loss of minicircle-encoded guide RNA genes EMBO J 13 5689-700

293. Traphagen, S J , M J Dimarco, and M E Silliker 2010 RNA editing of 10 Didymium iridis mitochondrial genes and comparison with the homologous genes in Physarum polycephalum RNA 16 828—838

294. Turmel, M , C Otis, and C Lemieux 2003 The mitochondrial genome of Chara vulgaris insights into the mitochondrial DNA architecture of the last common ancestor of green algae and land plants Plant Cell 15 18881903

295. Vanfleteren, JR and AR Vierstraete 1999 Insertional RNA editing in metazoan mitochondria the cytochrome b gene in the nematode Teratocephalus lirellus RNA 5 622-624

296. Vauti, F and W Siess 1993 Simple method of RNA isolation from human leucocytic cell lines Nucleic Acids Res 21 4852-4853

297. Verbitskiy, D, M Takenaka, J Neuwirt, J A van der Merwe, and A Brennicke 2006 Partially edited RNAs are intermediates of RNA editing in plant mitochondria Plant J 47 408-416

298. Vickerman, K 1994 The evolutionary expansion of the trypanosomatid flagellates Int J Parasitol 24: 1317-1331

299. Vidal, S, J Curran, and D Kolakofsky 1990 A stuttering model for paramyxovirus P mRNA editing EMBO J 9:2017-2022

300. Visomirski-Robic LM and JM Gott 1995 Accurate and efficient insertional RNA editing in isolated Physarum mitochondria RNA 1 681-691

301. Visomirski-Robic LM and JM Gott 1997a Insertional editing in isolated Physarum mitochondria is linked to RNA synthesis RNA 3 821-837

302. Visomirski-Robic LM and JM Gott/ 1997b Insertional editing of nascent mitochondrial RNAs in Phvsarum Proc Natl Acad Sei USA 94 4324-4329

303. Wang, В В , N L Ernst, S S Palazzo, А К Panigrahi, R Salavati, and К Stuart 2003 TbMP44 is essential for RNA editing and structural integrity of the editosome in Trypanosoma brucei Eukaryot Cell 2 578— 587

304. Wang, SS, R Mahendran, and DL Miller 1999 Editing of cytochrome b mRNA in Physarum mitochondria J Biol Chem 274 2725-2731

305. West-Eberhard, M J 2003 Developmental plasticity and evolution New York Oxford University Press

306. Worthey, EA, A Schnaufer, IS Mian, К Stuart, and R Salavati 2003 Comparative analysis of editosome proteins in trypanosomatids Nucleic Acids Res 31 6392-6408

307. Xu, С W , J С Hines, M L Engel, D G Russell, and D S Ray 1996 Nucleus-encoded histone Hl-like proteins are associated with kinetoplast DNA in the trypanosomatid Crithidia jasciculata Mol Cell Biol 16 564576

308. Yamazaki, H , M Tasaka, and T Shikanai 2004 PPR motifs of the nucleus-encoded factor, PGR3, function in the selective and distinct steps of chloroplast gene expression in Arabidopsis Plant J 38 152-163

309. Yang, W , T P Chendrimada, Q Wang, M Higuchi, and P H Seeburg 2006 Modulation of microRNA processing and expression through RNA editing by ADAR deaminases Nat Struct Mol Biol 13 13-21

310. Yoshinaga, К , H Iinuma, T Masuzawa, and К Ueda 1996 Extensive RNA editing of U to С in addition to С to U substitution in the rbcL transcripts of hornwort chloroplasts and the origin of RNA editing in green plants Nucleic Acids Res 24 1008-1014

311. Yoshinaga, К T Kakehi, Y Shima, H Iinuma, T Masuzawa, and M Ueno 1997 Extensive RNA editing and possible double-stranded structures determining editing sites in the atpB transcripts of hornwort chloroplasts Nucleic Acids Res 25 4830-4834

312. Yu, J, J Xiao, X Ren, К Lao, and X S Xie 2006 Probing gene expression in live cells, one protein molecule at a time Science 311 1600-1603

313. Yurchenko, VY, EM Merzlyak, and A A Kolesnikov 1999 Structure of Leishmania minicircle kinetoplast DNA classes J Clin Microbiol 37 1656-1657

314. Zeltz, P, WR Hess, К Neckermann, T Borner and H Kossel 1993 Editing of the chloroplast rpoB transcript is independent of chloroplast translation and shows different patterns in barley and maize EMBO J 12 4291-4296

315. Zinshteyn, В and N Kazuko 2009 Adenosine-to-inosine RNA editing Wiley lnterdiscip Rev Syst Biol Med 1 202-209

316. Маслов, Д A JI А Резепкина, А А Колесников 1988 Различные элементы структуры миникольца кинетопластной ДНК Crithidia fasciculata Мол биол 22 1482-1490

317. Флегонтов, П Н 2008 Исследование структурной реорганизации дивергентной области максикольцевой кинетоппастной ДНК Leishmania major канд дисс М МГУ1. Благодарности

Информация о работе

Герасимов, Евгений Сергеевич
кандидата биологических наук
Москва, 2012
ВАК 03.01.03

Диссертация

Эволюция редактируемых генов митохондриального генома трипаносоматид - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы