danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2018-62-4-455-462dan-540Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYИДЕНТИФИКАЦИЯ ГЕНОВ, КОДИРУЮЩИХ СТРЕСС-АССОЦИИРОВАННЫЕ БЕЛКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ДОМЕНЫ A20/AN1, В ГЕНОМЕ ЯБЛОНИ IN SILICO И АНАЛИЗ ИХ ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙIDENTIFICATION OF GENES ENCODING STRESS-ASSOCIATED PROTEINS CONTAINING THE DOMAINS A20/AN1 IN THE APPLE GENOME IN SILICO AND ANALYSIS OF THEIR PHYLOGENETIC RELATIONSHIPКузмицкаяП. В.KuzmitskayaPolina V.

Кузмицкая Полина Викторовна – науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Kuzmitskaya Polina Viktorovna – Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

P.Kuzmitskaya@igc.byУрбановичО. Ю.UrbanovichOksana Yu.

Урбанович Оксана Юрьевна – д-р биол. наук, заведующая лабораторией

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Urbanovich Oksana Yur’evna – D. Sc. (Biology), Нead of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

O.Urbanovic@igc.byКильчевскийА. В.KilchevskyAleksandr V.

Кильчевский Александр Владимирович – академик, д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией

ул. Ака­демическая, 27, 220072, Минск

Kilchevsky Aleksandr Vladimirovich – Academician, D. Sc. (Biology), Professor, Head of the Laboratory

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

Kilchev@presidium.bas-net.byИнститут генетики и цитологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Genetics and Cytology of the National Academy of Sciences of Belarus201813092018624455462Copyright © Кузмицкая П.В., Урбанович О.Ю., Кильчевский А.В., 20182018Кузмицкая П.В., Урбанович О.Ю., Кильчевский А.В.Kuzmitskaya P.V., Urbanovich O.Y., Kilchevsky A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/540

Стресс-ассоциированные белки (SAP, от англ. stress-associated proteins) представляют собой транскрипционные факторы с цинковыми пальцами, содержащие домены A20 и (или) AN1. В геноме яблони домашней сорта Golden Delicious выявлены гены, кодирующие гипотетические SAP. Каждый из них содержит как минимум один домен цинковых пальцев AN1. Проведена оценка филогенетических взаимоотношений гипотетических SAP из генома яблони с гомологами из других видов (на примере двудольного хлопчатника и однодольного риса) на основании их аминокислотных последовательностей. Aнализ нуклеотидной структуры регионов, расположенных перед генами, кодирующими SAP, свидетельствует о вовлеченности стресс-ассоциированных белков в сложную сеть взаимодействия регуляторных белков, управляющих жизнедеятельностью растительных клеток. Исходя из выявленных мотивов, можно предположить, что экспрессия стресс-ассоциированных белков у яблони происходит, вероятнее всего, непрерывно, однако изменения условий произрастания растения могут приводить к увеличению ее уровня. Регуляция экспрессии SAP может меняться в зависимости от стадии онтогенеза растения и отличаться в разных его органах. Об этом свидетельствует наличие сайтов связывания для транскрипционных факторов, участвующих в формировании органов растения, определении времени прохождения стадий онтогенеза и др. Наличие сайтов связывания для регуляторных элементов, влияющих на устойчивость растений к неблагоприятным условиям, позволяет предполагать, что экспрессия SAP у яблони, так же, как и у других изученных растений, будет изменяться в ответ на стресс.

Stress-associated proteins (SAPs) are the transcription factors containing the zinc-finger domains A20 and/or AN1. Genome-wide identification and characterization of an apple variety of Golden Delicious stress-associated proteins was performed, potential SAPs were found. Each of them contains, at least, one zinc-finger domain AN1. A phylogenetic tree was constructed on the basis of the amino acid sequences of apple SAP and homologues from other species (dicotyledonous cotton and monocotyledonous rice) to assess their phylogenetic relationships. The sequences ahead of the translation initiation site of SAPs genes were analyzed to discover cis-elements involved in the gene expression regulation. The analysis shows that apple SAPs are involved in a complex network of regulatory elements that controls the vitality of plant cells. It can be assumed that the expression of SAPs in apple trees occurs constantly, but if conditions of a plant growth are changed, their level increases. Regulation of the SAP expression may depend on a plant ontogenesis stage and it may vary in different tissues.

стресс-ассоциированные белкияблонягеныидентификацияstress-associated proteinsapplegenesidentificationReferencesTumor necrosis factor-alpha induction of novel gene products in human endothelial cells including a macrophage-specific chemotaxin / V. M. Dixit [et al.] // J. Biol. Chem. – 1990. – Vol. 265, N 5. – P. 2973–2978.Dixit V. M., Green S., Sarma V., Holzman L. B., Wolf F. W., O’Rourke K., Ward P. A., Prochownik E. V., Marks R. M., Tumor necrosis factor-alpha induction of novel gene products in human endothelial cells including a macrophage-specific chemotaxin. Journal of Biological Chemistry, 1990, vol. 265, no. 5, pp. 2973–2978.Opipari, A. W. The A20 cDNA induced by tumor necrosis factor alpha encodes a novel type of zinc finger protein / A. W. Opipari, Jr., M. S. Boguski, V. M. Dixit // J. Biol. Chem. – 1990. – Vol. 265, N 25. – P. 14705–14708.Opipari A. W., Jr., Boguski M. S., Dixit V. M. The A20 cDNA induced by tumor necrosis factor alpha encodes a novel type of zinc finger protein. Journal of Biological Chemistry, 1990, vol. 265, no. 25, pp. 14705–14708.Identification and cloning of localized maternal RNAs from Xenopus eggs / M. R. Rebagliati [et al.] // Cell. – 1985. – Vol. 42, N 3. – P. 769–777. https://doi.org/10.1016/0092-8674(85)90273-9Rebagliati M. R., Weeks D. L., Harvey R. P., Melton D. A. Identification and cloning of localized maternal RNAs from Xenopus eggs. Cell, 1985, vol. 42, no. 3, pp. 769–777. https://doi.org/10.1016/0092-8674(85)90273-9ZNF216 Is an A20-like and IκB Kinase γ-Interacting Inhibitor of NFκB Activation / J. Huang [et al.] // J. Biol. Chem. – 2004. – Vol. 279, N 16. – P. 16847–16853. https://doi.org/10.1074/jbc.m309491200Huang J., Teng L., Li L., Liu T., Li L., Chen D., Xu L.-G., Zhai Z., Shu H.-B. ZNF216 Is an A20-like and IκB Kinase γ-Interacting Inhibitor of NFκB Activation. Journal of Biological Chemistry, 2004, vol. 279, no. 16, pp. 16847–16853. https:// doi.org/10.1074/jbc.m309491200Mukhopadhyay, A. Overexpression of a zinc-finger protein gene from rice confers tolerance to cold, dehydration, and salt stress in transgenic tobacco / A. Mukhopadhyay, S. Vij, A. K. Tyagi // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2004. – Vol. 101, N 16. – P. 6309–6314. https://doi.org/10.1073/pnas.0401572101Mukhopadhyay A., Vij S., Tyagi A. K. Overexpression of a zinc-finger protein gene from rice confers tolerance to cold, dehydration, and salt stress in transgenic tobacco. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2004, vol. 101, no. 16, pp. 6309–6314. https://doi.org/10.1073/pnas.0401572101Redox-dependent regulation of the stress-induced zinc-finger protein SAP12 in Arabidopsis thaliana / E. Stroher [et al.] // Mol. Plant. – 2009. – Vol. 2, N 2. – P. 357–367. https://doi.org/10.1093/mp/ssn084Stroher E., Wang X. J., Roloff N., Klein P., Husemann A., Dietz K. J. Redox-dependent regulation of the stress-induced zinc-finger protein SAP12 in Arabidopsis thaliana. Molecular Plant, 2009, vol. 2, no. 2, pp. 357–367. https://doi.org/10.1093/ mp/ssn084An A20/AN1-type zinc finger protein modulates gibberellins and abscisic acid contents and increases sensitivity to abiotic stress in rice (Oryza sativa) / Y. Zhang [et al.] // J. Exp. Bot. – 2016. – Vol. 67, N 1. – P. 315–326. https://doi.org/10.1093/ jxb/erv464Zhang Y., Lan H., Shao Q., Wang R., Chen H., Tang H., Zhang H., Huang J. An A20/AN1-type zinc finger protein modulates gibberellins and abscisic acid contents and increases sensitivity to abiotic stress in rice (Oryza sativa). Journal of Experimental Botany, 2016, vol. 67, no. 1, pp. 315–326. https://doi.org/10.1093/jxb/erv464Rice SAPs are responsive to multiple biotic stresses and overexpression of OsSAP1, an A20/AN1 zinc-finger protein, enhances the basal resistance against pathogen infection in tobacco / H. Tyagi [et al.] // Plant Sci. – 2014. – Vol. 225. – P. 68– 76. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2014.05.016Tyagi H., Jha S., Sharma M., Giri J., Tyagi A. K. Rice SAPs are responsive to multiple biotic stresses and overexpression of OsSAP1, an A20/AN1 zinc-finger protein, enhances the basal resistance against pathogen infection in tobacco. Plant Science, 2014, vol. 225, pp. 68–76. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2014.05.016Vij, S. Genome-wide analysis of the stress associated protein (SAP) gene family containing A20/AN1 zinc-finger(s) in rice and their phylogenetic relationship with Arabidopsis / S. Vij, A. K. Tyagi // Mol. Genet. Genomics. – 2006. – Vol. 276, N 6. – P. 565–575. https://doi.org/10.1007/s00438-006-0165-1Vij S., Tyagi A. K., Genome-wide analysis of the stress associated protein (SAP) gene family containing A20/AN1 zinc-finger(s) in rice and their phylogenetic relationship with Arabidopsis. Molecular Genetics and Genomics, 2006, vol. 276, no. 6, pp. 565–575. https://doi.org/10.1007/s00438-006-0165-1Genome-wide identification and expression analysis of stress-associated proteins (SAPs) containing A20/AN1 zinc finger in cotton / W. Gao [et al.] // Mol. Genet. Genomics. – 2016. – Vol. 291, N 6. – P. 2199–2213. https://doi.org/10.1007/ s00438-016-1252-6Gao W., Long L., Tian X., Jin J., Liu H., Zhang H., Xu F., Song C. Genome-wide identification and expression analysis of stress-associated proteins (SAPs) containing A20/AN1 zinc finger in cotton. Molecular Genetics and Genomics, 2016, vol. 291, no. 6, pp. 2199–2213. https://doi.org/10.1007/s00438-016-1252-6Plant Transcription Factors / ed. D. H. Gonzalez. – Boston: Academic Press, 2016. – 422 p. https://doi.org/10.1016/ c2013-0-19051-4Gonzalez D. H., ed. Plant Transcription Factors. Boston, Academic Press, 2016. 422 p. https://doi.org/10.1016/c2013- 0-19051-4Wegner M. All purpose Sox: The many roles of Sox proteins in gene expression / M. Wegner // Int. J. Biochem. Cell Biol. – 2010. – Vol. 42, N 3. – P. 381–390. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2009.07.006Wegner M. All purpose Sox: The many roles of Sox proteins in gene expression. International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 2010, vol. 42, no. 3, pp. 381–390. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2009.07.006Characterization and phylogenetic analysis of environmental stress-responsive SAP gene family encoding A20/AN1 zinc finger proteins in tomato / A. Solanke [et al.] // Mol. Genet. Genomics. – 2009. – Vol. 282, N 2. – P. 153–164. https://doi. org/10.1007/s00438-009-0455-5Solanke A., Sharma M., Tyagi A. K., Sharma A. Characterization and phylogenetic analysis of environmental stressresponsive SAP gene family encoding A20/AN1 zinc finger proteins in tomato. Molecular Genetics and Genomics, 2009, vol. 282, no. 2, pp. 153–164. https://doi.org/10.1007/s00438-009-0455-5

The authors declare that there are no conflicts of interest present.