bionet_genkvg_202002.pdf

Работа поддержана грантами:

• РНФ 18-14-00293 “Широкомасштабный анализ транскриптомов сельскохозяйственных растений: идентификация новых генов устойчивости к биотическому и абиотическому стрессу и оценка потенциала альтернативной трансляции мРНК.” Руководитель: Афонников Д.А. 2018 – 2020гг.
• РФФИ 20-04-01112 “ Системное изучение механизмов морфогенеза растений на основе данных секвенирования транскриптомов одиночных клеток”. Руководитель: Зубаирова У.С. 2020 – 2022гг.

• Гунбин Константин Владимирович, к.б.н., с.н.с. ИЦиГ СО РАН
• Дорошков Алексей Владимирович, к.б.н., с.н.с. ИЦиГ СО РАН
• Константинов Дмитрий Константинович, инженер ИЦиГ СО РАН

• ВВЕДЕНИЕ: Различия в структуре и функции регуляторных генных сетей (РГС), участвующих в развитии организмов, являются ключом к пониманию видо- и кладо-специфических стратегий эволюции. Даже самая крошечная модификация РГС, контролирующих развитие организма, может привести к существенному изменению сложного морфогенеза организма в целом. Большое разнообразие трихом и их доступность для изучения делает их полезной моделью для изучения молекулярных процессов детерминации судьбы клетки, контроля клеточного цикла, клеточного морфогенеза и дифференцировки. В настоящее время описано большое количество генов, регулирующих морфогенез трихом A. thaliana. В данной работе мы исследовали эволюцию РГС, контролирующей формирование трихом, что позволило также оценить ее важность в других процессах развития организма.
• РЕЗУЛЬТАТЫ: При изучении эволюции РГС морфогенеза трихом мы объединили классический филогенетический анализ с информацией о топологии и качественном составе РГС, контролирующей формирование трихом, у разных таксонов растений. Этот подход позволил нам оценить как времена дивергенции различных белковых компонентов РГС, так и относительную скорость их молекулярной эволюции. Различные упрощения структуры белка (основанные на положении аминокислотных остатков в глобуле белка, типе вторичной структуры и упорядоченности структуры белка) позволили нам продемонстрировать эволюционные ассоциации между изменениями белковых глобул и событиями таксонообразования / дупликаций генов. Мы также обсудили их потенциальную роль в модификации белок-белковых взаимодействий и эволюции функции РГС в целом.
• ВЫВОДЫ: Мы предполагаем, что дивергенция и/или специализация компонентов РГС, контролирующей формирование трихом, связаны с появлением таксонов растений. Полученная информация об основных белковых компонентах РГС дала возможность предсказать точки переключения в эволюции генных сетей. Мы также представили список генов-кандидатов, ответственных за развитие трихом в широком спектре видов растений.

• Doroshkov AV, Konstantinov DK, Afonnikov DA, Gunbin KV. The evolution of gene regulatory networks controlling Arabidopsis thaliana L. trichome development. BMC Plant Biol. 2019 Feb 15;19(Suppl 1):53. doi: 10.1186/s12870-019-1640-2. IF=3.670; Q1 in Plant Science; Scopus percentile - 92%