¹Лимнологический институт СО РАН, Иркутск, Россия
²Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
³Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия

Аннотация. Существует более десяти вариантов митохондриального генетического кода эукариот. Изменение генетического кода в ходе эволюции, иначе называемое переназначением кодонов, может происходить в результате механизма, включающего стадию ремолдинга тРНК генов (изменение идентичности тРНК вследствие точечных мутаций в антикодоновой последовательности). При изучении структур митохондриальных геномов байкальских амфипод (Crustacea) у ряда видов был выявлен ремолдинг тРНК генов, случаи которого наиболее достоверно были показаны у Acanthogammarus victorii (3 случая ремолдинга), Eulimnogammarus vittatus и Gmelinoides fasciatus (по одному случаю ремолдинга). Примечательно, что помимо копии тРНК, подвергшейся ремолдингу, в митохондриальных геномах байкальских амфипод сохранился исходный ген тРНК этого типа. В данной работе при помощи биоинформатического анализа оценивалось потенциальное влияние переназначения кодонов вследствие ремолдинга тРНК генов на некоторые физико-химические свойства и пространственную структуру митохондриальных белков, главным образом, на белок цитохром B (CYTB) у вышеупомянутых видов амфипод. Проводилась in silico трансляция митохондриальных белков с использованием различных вариантов генетического кода: стандартным митохондриальным кодом беспозвоночных (без переназначения кодонов), а также с учетом частичного и полного переназначения кодонов. Сравнивались такие физико-химические свойства белка CYTB, как молекулярный вес, средний вес аминокислотного остатка, изоэлектрическая точка и заряд. Также оценивалось сходство трехмерных структур моделей белка CYTB по показателю RMSD (среднеквадратичное отклонение). Анализ позволил установить, что эволюционные дистанции в митохондриальных белках с учетом частичного и полного переназначения кодонов на внутривидовом уровне меньше тех, которые формируются на межвидовом уровне в процессе эволюционной дивергенции. Выявлено, что переназначение кодонов приводит к изменениям как физико-химических свойств белка, так и его пространственной структуры, однако эти изменения также были значительно меньше таковых, посчитанных для белков у разных видов амфипод. Влияние на физико-химические свойства и пространственную структуру белка CYTB зависит как от количества переназначенных кодонов, так и от разности свойств заменяемых аминокислот. Наибольшее влияние переназначение кодонов оказало на значение изоэлектрической точки (от 5.5 до 8.9) и заряда (от – 3.5 до 9) белка CYTB у вида A. victorii. Возможно, экологические условия озера Байкал способствуют появлению дополнительных копий митохондриальных тРНК и их ремолдингу.

Ключевые слова: митохондриальный геном, митохондриальный протеом, цитохром b, CYTB, эволюционные дистанции, аминокислотные замены