Дизайн ДНК-маркерів для аналізу поліморфізму довжини інтронів генів α- та γ-тубуліну у макроміцетів

  • Д. О. Новожилов Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0009-0008-1491-7166
  • Т. С. Шуть Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0009-0008-3849-599X
  • А. М. Рабоконь Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0002-6249-1824
  • Р. Я. Блюм Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0003-4936-1803
  • А. Є. Демкович Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0002-7433-1203
  • С. М. Приваліхін Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0009-0006-2462-2105
  • Д. М. Михайлова Київський національний університет ім. Т. Шевченка, Навчально-науковий центр «Інститут біології та медицини», Україна, м. Київ, просп. Академіка Глушкова, 2 https://orcid.org/0009-0000-3669-9552
  • Я. В. Пірко Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0003-1887-5406
  • Я. Б. Блюм Державна установа «Інститут харчової біотехнології та геноміки Національної академії наук України», Україна, 04123, м. Київ, вул. Байди-Вишневецького, 2а https://orcid.org/0000-0001-7078-7548
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v38.1801
Ключові слова: гриби, генотипування, екзон-інтронна структура, α-тубулін, γ-тубулін

Анотація

Мета. Розробка ДНК-маркерів для визначення поліморфізму довжини інтронів (Intron Length Polymorphism – ILP) генів α- та γ-тубулінів у макроміцетів. Методи. Біоінформатичні підходи для пошуку локусів генів, що кодують α- та γ-тубуліни макроміцетів, аналіз екзон-інтронної стуктури генів, кладистичний аналіз, створення ILP-маркерів, верифікація отриманих праймерів за допомогою in silico полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Результати. Проаналізовано екзон-інтронну структру генів α- та γ-тубулінів макроміцетів. Створено два потенційні маркери для аналізу поліморфізму 1–3 інтронів α-тубулінів у базидіоміцетів, 2–4 інтронів α-тубулінів у аскоміцетів та шість потенційних маркерів для аналізу поліморфізму 1, 2, 3 і 5 інтронів γ-тубулінів базидіоміцетів. Висновки. Продемонстровано можливість створення ILP маркерів на основі послідовностей генів α- і γ-тубулінів макроміцетів, що мають високий рівень універсальності. Запропоновано ряд потенційних маркерів, що можуть бути використані у генотипуванні грибів.

Посилання

Kalendar R., Khassenov B., Ramankulov Y., Samuilova O., Ivanov K. I. FastPCR: An in silico tool for fast primer and probe design and advanced sequence analysis. Genomics. 2017. Vol. 109, No 3–4. P. 312–319. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2017.05.005.

Kapustin Y., Souvorov A., Tatusova T., Lipman D. Splign: algorithms for computing spliced alignments with identification of paralogs. Biology Direct. 2008. Vol. 3. P. 20. https://doi.org/10.1186/1745-6150-3-20.

Keeling P. J. Congruent evidence from alpha-tubulin and beta-tubulin gene phylogenies for a zygomycete origin of microsporidia. Fungal Genetics and Biology. 2003. Vol. 38, No 3. P. 298–309. https://doi.org/10.1016/s1087-1845(02)00537-6.

Kuznetsov A., Bollin C. J. NCBI Genome Workbench: Desktop Software for Comparative Genomics, Visualization, and GenBank Data Submission. Methods in Molecular Biology. 2021. Vol. 2231. P. 261–295. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1036-7_16.

Larkin M. A., Blackshields G., Brown N. P., Chenna R., McGettigan P. A., McWilliam H., Valentin F., Wallace I. M., Wilm A., Lopez R., Thompson J. D., Gibson T. J., Higgins D. G. Clustal W and Clustal X version 2.0. Bioinformatics. 2007. Vol. 23. P. 2947–2948. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btm404.

Larsson A. AliView: a fast and lightweight alignment viewer and editor for large datasets. Bioinformatics. 2014. Vol. 30, No 22. P. 3276–3278. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu531.

Novozhylov D. O., Rabokon A. M., Blume R. Y., Demkovych A. Y., Pryvalikhin S. M., Mykhailova D. M., Pirko Ya. V., Blume Ya. B. Design of ILP markers for β-tubulin genes analysis in basidiomycete fungi. Factors in experimental evolution of organisms. 2025. Vol. 36. P. 75–81. https://doi.org/10.7124/FEEO.v36.1716.

O’Brien H. E., Miadlikowska J., Lutzoni F. Assessing reproductive isolation in highly diverse communities of the lichen-forming fungal genus Peltigera. Evolution. 2009. Vol. 63, No 8. P. 2076–2086. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2009.00685.x.

Park Y.-J. Genetic diversity analysis of Ganoderma species and development of a specific marker for identification of medicinal mushroom Ganoderma lucidum. African Journal of Microbiology Research. 2012. Vol. 6, No 25. P. 5417–5425. https://doi.org/10.5897/AJMR12.846.

Sayers E. W., Cavanaugh M., Clark K., Pruitt K. D., Schoch C. L., Sherry S. T., Karsch-Mizrachi I. GenBank. Nucleic Acids Research. 2021. Vol. 49 (D1). P. D92–D96. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa1023.

Tamura K., Stecher G., Kumar S. MEGA11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11. Molecular Biology and Evolution. 2021. Vol. 38, No 7. P. 3022–3027. https://doi.org/10.1093/molbev/msab120.

Xu J. Fungal DNA barcoding. Genome. 2016. Vol. 59, No 11. P. 913–932. https://doi.org/10.1139/gen-2016-0046.

Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I., Cutcutache I., Rozen S., Madden T. L. Primer-BLAST: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction. BMC Bioinformatics. 2012. Vol. 13. P. 134. https://doi.org/10.1186/1471-2105-13-134.

Zhao Z., Liu H., Luo Y., Guan G., He S., Ji J. Molecular evolution and functional divergence of tubulin superfamily in the fungal tree of life. Scientific Reports. 2014. Vol. 4. P. 6746. https://doi.org/10.1038/srep06746.