Изучение изменчивости и молекулярных механизмов образования псевдогенов митохондриального происхождения в геноме дрозофил тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.07, кандидат наук Романов, Денис Александрович

• Романов, Денис Александрович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Романов, Денис Александрович

Оглавление

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Актуальность темы исследования

1.2. Степень разработанности темы исследования

1.3. Цели и задачи исследования

1.4. Научная новизна

1.5. Теоретическая и практическая значимость работы

1.6. Положения, выносимые на защиту

1.7. Апробация результатов диссертации

1.8. Объем и структура диссертации

1.9. Благодарности

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Открытие митохондриальных последовательностей в ядерном геноме методом гибридизации нуклеиновых кислот

2.2. Терминологическое отступление

2.3. Исследования пит1-последовательностей методами ПЦР

2.4. Изучение ишя/-последовательностей в постгеномную эру

2.5. Изменчивость яит^-последовательностей у позвоночных и насекомых

2.6. Избирательная ПЦР амплификация nwmí-последовательностей и современная систематика

2.7. Старение млекопитающих связано с инсерциями numt-последовательностей в соматических клетках

2.8. Инсерции ««^-последовательностей вызывают наследственные заболевания у человека

2.9. Вирусные инфекции и активность ретротранспозонов могут индуцировать инсерции ««/^/-последовательностей

3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

3.1. Объекты исследования

3.2. Выделение тотальной ДНК из имаго дрозофил

3.3. Выделение плазмидной ДНК

3.4. ПЦР амплификация и клонирование ДНК

3.5. Биоинформационный анализ

3.6. Получение первичной эмбриональной клеточной линии

4. РЕЗУЛЬТАТЫ

4.1. Выделение и характеристика фрагментов митохондриальной ДНК из ядерного генома дрозофил группы virilis и пересеваемой клеточной культуры D. viril is

4.2. In silico анализ иит^-последовательностей, гомологичных митохондриальным генам atp6 и сохЗ, полного генома D. virilis линии Dv 149

4.3. Филогенетический анализ иитМгоследовательностей

4.4. Идентификация транспозиционно активного подсемейства ретротранспозонов Tvl в геноме!), virilis

4.5. Сравнительный анализ фрагмента гена kl-2 1-beta dynein heavy chain Y хромосомы у дрозофил группы virilis и филогенетическая реконструкция порядка филиации в группе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение изменчивости и молекулярных механизмов образования псевдогенов митохондриального происхождения в геноме дрозофил»

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1 Актуальность темы исследования

Митохондриальные последовательности в ядерном геноме выявлены у всех изученных к настоящему времени эукариотических организмов. Впервые их обнаружили с помощью методов гибридизации нуклеиновых кислот и рестрикционного анализа. В течение долгого времени полученные данные рассматривались лишь как частные случаи, которые не имеют общебиологического значения. Ситуация изменилась, когда начались многочисленные работы с митохондриальной ДНК методами ПЦР и были получены первые полные геномы эукариотов. Во-первых, обнаружение множества фрагментов митохондриальной ДНК в составе хромосом не оставило места сомнениям относительно реальности переноса ДНК из митохондрий в ядро. Во-вторых, получила окончательное признание теория симбиотического происхождения эукариотической клетки и, в частности, происхождения митохондрий от альфа-протеобактерий (Lang et al., 1999; Adams, Palmer, 2003). В рамках этой теории закономерен постоянно идущий процесс переноса ДНК из изолированных геномов органелл, лишённых рекомбинации, в ядерный геном. Фрагменты митохондриальной ДНК в ядерном геноме получили название "numts"

(nuclear mitochondrial DNA), или ««//^-последовательности. Numt-последовательности в геномах эукариотов встречаются с различной частотой: от нескольких единиц до нескольких тысяч на геном (Hazkani-Covo et al., 2010). Кроме того, размер ««///¿-последовательностей также различен, и варьирует от нескольких десятков до нескольких тысяч п.н. У медоносной пчелы {Apis mellifera) ««////-последовательности имеют суммарную длину 172 т.п.н., в то время как у арабидопсиса (.Arabidopsis thaliana) имеется ««/^/-последовательность, представляющая собой частично дуплицированный митохондральный геном. Её размер составляет 620 т.п.н. (Hazkani-Covo et al., 2010). Механизмы возникновения ««////-последовательностей различны. Наиболее вероятно непосредственное встраивание фрагментов митохондриальной ДНК в места двойных разрывов хромосом по механизму негомологичной рекомбинации (Blanchard, Schmidt, 1996), хотя и возможно наличие этапа обратной транскрипции РНК, считанной с митохондриальных генов (Gellissen, Michaelis, 1987). Отсутствие единого механизма возникновения и очевидной клеточной функции позволяет рассматривать ««////-последовательности как молекулярные ископаемые и использовать для филогенетических реконструкций и уточнения систематического статуса близкородственных видов. В последнее время появились данные, позволяющие по-новому взглянуть на феномен ««mi-последовательностей. Получены доказательства возникновения новых копий ««////-последовательностей в соматических клетках, причем этот процесс резко активизируется в трансформированных клетках при некоторых вирусных

инфекциях, подавлении клеточного дыхания и при действии ионизирующего излучения. Эти открытия позволяют рассматривать динамику формирования тгт/-последовательностей как чувствительный генетический маркёр геномной нестабильности, и ставит изучение иши/-последовательностей в ряд приоритетных биомедицинских исследований.

Многими исследователями отмечалась ассоциация шш?/-последовательностей с ретротранспозонами (Hadler et al., 1998; Mishmar et al., 2004; Mularoni et al., 2012; Tsuji et al., 2012). У дрозофил группы virilis имеется функционально-активное семейство ретротранспозонов Tvl. Tvl относится к суперсемейству gypsy (Andrianov et al., 1999). Ретротранспозон Tvl обладает свойством сайт-специфично встраиваться в область микросателлитных повторов (ТА)П. Спейсерная область между митохондриальными генами atpó и сохЗ у дрозофил группы virilis содержит такой микросателлитный повтор, что позволит выявлять ш*т/-последовательности в ядерном геноме, если они маркированы инсерцией ретротранспозона Tvl. (Andrianov et al., 2010). Эти данные позволили спланировать и провести более подробное исследование numt-последовательностей у дрозофил группы virilis.

Группа близкородственных видов дрозофил virilis состоит из 12 видов, морфологически слабо различимых. Согласно современным данным, эта группа разделяется на четыре филады: virilis (.D. virilis, D. lummei, D. novamexicana, D. americana americana, D. americana texana), montana (D. montana, D. lacicola, D. flavomontana и D. borealis), kanekoi (D. kanekoi, D. ezoana) и littoralis (D. littoralis)

(Morales-Hojas et al., 2011). В настоящее время данная группа является активно изучаемым модельным объектом для изучения процессов микроэволюции и видообразования.

В данном исследовании проведено сравнительное изучение numt-последовательностей мух и клеточной культуры Drosophila virlilis. Изучена ассоциация ««/«/-последовательностей с ретротранспозрном Tvl и определены возможности ««////-последовательностей как филогенетических маркёров у дрозофил.

1.2. Степень разработанности темы исследования

Наибольшее внимание привлекают ««»//-последовательности млекопитающих (особенно приматов) и насекомых. Большинство исследований numt-последовательностей основано на биоинформационном анализе полных геномов. Ряд работ сочетают биоинформационный анализ с экспериментальным выделением ««/«/-последовательностей (Mishmar et al., 2004; Ricchetti et al., 2004; Sawamura et al., 2008; Nergadze et al., 2010). Недавно показана активизация процесса образования ««////-последовательностей при старении и в опухолевых клетках позвоночных (Саго et al., 2010; Muradian et al., 2010). Число исследований, посвященных изучению ««/^/-последовательностей дрозофил, в настоящее время невелико (Sawamura et al., 2008; Rogers, Griffiths-Jones, 2012). Анализ numt-

последовательностей в клеточной культуре дрозофил проводился впервые. Представленные в работе данные являются оригинальными.

1.3. Цели и задачи исследования

1. Изучение «^/-последовательностей как маркёров геномной нестабильности в клеточной культуре.

2. Изучение ассоциаций ««^-последовательностей с ретротранспозоном Ту1, специфичным для дрозофил группы VтШ.

3. Изучение возможности реконструкции филогенетических связей у дрозофил на основе анализа изменчивости ««/^/-последовательностей.

Для достижения этих целей были поставлены следующие задачи:

1) изучить состав и особенности ««/^/-последовательностей в первичной и пересеваемой клеточных линиях £>. уМИб и в геноме дрозофил, образующих группу virilis;

2) провести т яШсо анализ ««//^-последовательностей на основе полного генома £). утШ и описать ассоциации ««/^-последовательностей с ретротранспозоном Ту1;

3) определить характер нуклеотидной изменчивости ««/^/-последовательностей в группе virilis;

4) уточнить порядок филиации в группе virilis на основе анализа изменчивости последовательности фрагмента гена kl-2 1-beta dynein heavy chain Y-хромосомы;

5) провести реконструкцию филогенетических связей дрозофил группы virilis на основе анализа изменчивости ««////-последовательностей.

1.4. Научная новизна

Впервые проанализирована изменчивость ««////-последовательностей у мух, в первичной и в пересеваемой клеточных культурах D. virilis.

Впервые показано возникновение новых копий ««/^/-последовательностей в пересеваемой клеточной культуре D. virilis.

В данной работе получены данные, указывающие на высокую степень изменчивости ««////-последовательностей после их интеграции в хромосомы, что противоречит представлению о них как о "молекулярных ископаемых".

На основе анализа изменчивости последовательности фрагмента гена kl-2 1-beta dynein heavy chain Y-хромосомы получены данные, позволяющие уточнить филогентическую структуру дрозофил группы virilis. В частности, показано, что D. kanekoi и D. ezoana образуют единый кластер, a D. littoralis имеет более древнее происхождение; получено подтверждение разделения вида D. littoralis на два подвида - D. littoralis littoralis и D. littoralis imeretensis.

1.5. Теоретическая и практическая значимость работы

Разработанный метод выделения ««/^/-последовательностей может быть применён к тем видам животных, которые имеют активно перемещающиеся семейства ретротранспозонов. Полученные результаты вносят вклад в фундаментальные исследования по генетике геномной нестабильности в клеточных культурах животных. Описание и анализ ««/^/-последовательностей дрозофил группы у/п/« позволили получить новые данные для изучения эволюции фрагментов митохондриальной ДНК в ядерном геноме. Результаты работы вносят вклад в фундаментальные исследования по молекулярной генетике, разрабатываемые на дрозофиле в качестве модельного объекта. Полученные данные важны для исследований в области изучения стабильности генома и биологии старения.

Результаты работы могут быть применены в исследованиях, проводимых ,в учреждениях системы РАН: в Институте Общей генетики РАН, Институте Молекулярной биологии РАН, Институте Биологии развития РАН, Институте Биологии гена РАН, Институте комплексного освоения природных ресурсов РАН. Результаты работы могут быть применены в исследованиях, проводимых в учреждениях системы РАСХН: Всероссийском научно-исследовательском институте генетики и разведения сельскохозяйственных животных РАСХН, Всероссийском научно-исследовательском институте охотничьего хозяйства и звероводства РАСХН.

1.6. Положения, выносимые на защиту:

• В клетках пересеваемой культуры ускоряется перенос митохондриальной ДНК в ядро с образованием «ига/-последовательностей.

• Новые инсерции ретротранспозона Tvl в пересеваемой культуре клеток происходят преимущественно, но не исключительно, в последовательности недавно возникших «wrai-последовательностей.

• Результат переноса фрагментов митохондриальной ДНК, содержащих гены atp6 и сохЗ, в ядро может быть обнаружен по инсерциям ретротранспозона Tvl в область (АТ)П микросателлита, локализованного в межгенном спейсере atp6 и сохЗ у дрозофил группы virilis.

1.7. Апробация результатов диссертации

Материалы диссертации были представлены на следующих конференциях:

• Svetlana Y. Sorokina, Denis A. Romanov, Boris V. Andrianov, Ilya A. Zakharov // 54th Annual Drosophila Research Conference Washington, DC April 3-7. 2013. P.168. 525C.

• Романов Д.А., Горелова T.B., Сорокина С.Ю., Андрианов Б.В. // Актуальные проблемы биологической и химической экологии: сб. М.: Изда-во МГОУ, 2012. С.57-59.

• Svetlana Y. Sorokina, Boris V. Andrianov, Denis A. Romanov, Prohor A. Proshakov, Vladimir G. Mitrofanov // 53rd Annual Drosophila Research Conference. Chicago, IL. March 7 - March 11. 2012. P. 270. 518B.

1.8. Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов, заключения, выводов, списка литературы по теме диссертации, списка цитируемой литературы, в который входит 123 ссылок. Работа проиллюстрирована 1 таблицей и 16 рисунками.

1.9. Благодарности

В заключение я хочу поблагодарить Андрианова Бориса Витальевича, который споспешествовал моему научному развитию. Я весьма признателен рецензентам Блехман Алле Вениаминовне и Евгеньеву Михаилу Борисовиичу, а также Захарову-Гезехусу Илье Артемьевичу и Сорокиной Светлане Юрьевне за их ценные советы и указания. Я также благодарен всем сотрудникам лабораторий сравнительной генетики животных и генетики насекомых за оказание разносторонней помощи и поддержки.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Открытие митохондриальных последовательностей в ядерном геноме методом гибридизации нуклеиновых кислот

Первые данные о существовании собственной ДНК у митохондрий разных организмов стали накапливаться с 60-х годов XX века (Rabinowitz et al., 1965; Schneider, Kuff, 1965; Dawid, 1965; Dawid, 1966; Kroon et al., 1966; Clayton et al:, 1968; Villa, Storck, 1968; Brunk, Hanawalt, 1969). Вскоре после обнаружения собственной ДНК в митохондриях появились первые работы, в которых изучалась перекрёстная гомология между митохондриальной и ядерной ДНК (du Buy, Riley, 1967; Dawid, Wolstenholme, 1968; Kung et al., 1972; Storti, Sinclair, 1974). В этих исследованиях было показано наличие гомологичных участков в ДНК митохондрий и ядер. Сделанное открытие интерпретировалось по-разному. В одних работах был сделан вывод о наличии в ядре коротких нуклеотидных последовательностей, представленных большим количеством копий в ДНК хромосом, которые в некоторой степени комплементарны митохондриальной ДНК (du Buy, Riley, 1967). В других работах было сделано предположение о возможном присутствии в ядерной ДНК "оригинала" ("master сору") митохондриальной ДНК (Dawid, Wolstenholme, 1968; Storti, Sinclair, 1974).

Впервые предположение о существовании переноса генов из митохондрий в ядро было высказано ван ден Боогаартом и соавт. (van den Boogaart et al., 1982). Секвенирование фрагмента митохондриальной ДНК гриба-аскомицета Neurospora crassa показало наличие в составе митохондриального генома гена atp9. Ранее же было показано, что белковый продукт atp9 у N. crassa кодируется геном, расположенным в ядре. Таким образом, оказалось, что последовательность гена atp9 у N. crassa существует одновременно как в ядерном, так и в митохондриальном геномах. Позже аналогичный случай двойной локализации гена atp9 в ядре и в митохондриях был описан у другого гриба-аскомицета, Aspergillus nidulans (Brown et al., 1984).

Вслед за работой ван ден Боогаарта выходит ряд работ, посвященных описанию фрагментов митохондриальной ДНК, локализованных в ядерном геноме, у различных организмов. Для их идентификации авторы использовали*, саузерн-блот гибридизацию, клонирование и рестрикционный анализ. У дрожжей Saccharomyces cerevisiae в ядерном геноме были найдены последовательности, гомологичные фрагментам митохондриальных генов varl, cob и последовательность митохондриального ориджина репликации (Farelly, Butow, 1983). Авторы сделали предположение, что обнаруженные гомологи митохондриальных генов являются псевдогенами. В некоторых случаях, вблизи этих последовательностей присутствовали инсерции мобильных элементов дрожжей - Tyl. Уникальный случай был описан у штаммов гриба-аскомицета Podospora anserina с ограниченной продолжительностью жизни. Перенос ДНК из

митохондрий и интеграция её в хромосомы ядра у Podospora anserina происходит регулярно в ходе каждого жизненного цикла. По мере старения мицелия некоторые фрагменты митохондриальной ДНК удаляются из митохондриального генома и перемещаются в ядерный геном. Авторы показали присутствие фрагментов митохондриальных генов coxl и сох2 в ядерной ДНК и отсутствие соответствующих последовательностей в митохондриальной ДНК старого мицелия P. anserina (Wright, Cummings, 1983). В ядерном геноме морского ежа Strongylocentrotus purpuratus были охарактеризованы две последовательности, гомологичные митохондриальным генам coxl и 16S рРНК (Jacobs et al., 1983). Авторы выполнили секвенирование этих фрагментов митохондриальной ДНК (Jacobs, Grimes, 1986). Анализ сиквенсов показал, что эти последовательности представляют собой псевдогены: в них было обнаружено большое количество однонуклеотидных замен, приводящих к аминокислотным заменам, а также множество небольших инсерций и делеций, приводящих к сдвигу рамки считывания. Геллиссен и соавт. описали присутствие в ядерном геноме саранчи Locusta migratoria множества (предположительно несколько сотен) последовательностей, которые гомологичны митохондриальным генам тРНКЛе", 12S и 16S рРНК (Gellissen et al., 1983). На основе анализа одной из этих последовательностей был сделан вывод о наличии в геноме саранчи митохондриальных псевдогенов (Gellissen, Michaelis, 1987). Хадлер и соавт. в геноме крысы Rattus norvégiens описали ядерную последовательность, сходную с митохондриальной (Hadler et al., 1983). Эта последовательность оказалась

гомологична региону, содержащему гены 12S рРНК, 16S рРНК и область Д-петли. Коррел и соавт. обнаружили в препаратах ядерной ДНК крысы из разных тканей последовательности, гомологичные митохондриальным генам nd6, сох J, сох2 и сохЗ (Corral et al., 1989). Аналогичные последовательности, но с аномальной организацией и в большем количестве, также были найдены в клетках гепатомы крысы. Коррел и соавт. предложили два возможных объяснения наблюдаемого явления: 1) Аномальные гомологи митохондриальных генов из клеток гепатомы произошли от уже существующих гомологов в ядерном геноме нормальных клеток, их модификация вызвана трансформацией клеток; 2) канцерогены или их метаболиты, воздействуя на митохондрии, способствовали интеграции митохондриальной ДНК в ядерный геном de novo. Зулло и соавт. выделили и определили нуклеотидную последовательность для двух фрагментов ДНК, гомологичных области Д-петли митохондриальной ДНК, локализованных.-в ядерном геноме крысы (Zullo et al., 1991). Степень сходства описанных последовательностей с митохондриальной ДНК составляет 80%, а между собой -88%. Фрагменты митохондриальной ДНК из ядерного генома ассоциированы с LINE-подобными повторяющимися элементами. Позже с помощью рестрикционного анализа были выявлены новые инсерции мобильных элементов типа LINE, ассоциированные с фрагментами митохондриальной ДНК, в ядерный геном раковых клеток крысы R. norvegicus и мыши Mus mus cuius (Hadler et al., 1998). В ядерном геноме человека Homo sapiens было показано присутствие последовательностей, гомологичных митохондриальным генам 12S рРНК, 16S

pPHK (Tsuzuki et al., 1983; Nomiyama et al., 1985) и nd2, nd4, nd5 (Fukuda et al., 1985). Во фланкирующих областях гомологов митохондриальных генов не было обнаружено ни прямых, ни инвертированных повторов (Nomiyama et al., 1985; Fukuda et al., 1985). Фукуда и соавт. обнаружили присутствие в ядерном геноме человека множества (как минимум, несколько сотен) мтДНК-подобных последовательностей с разной степенью сходства с митохондриальными генами. Авторы предположили непрерывное образование этих последовательностей в процессе эволюции человека. В ядерной ДНК клеток HeLa был найден фрагмент мтДНК размером 1,6 т.п.н., содержащий в себе фрагмент гена 12S рРНК, а также гены coxl, nd4l и nd4 (Kamimura et al., 1989). Степень сходства этой последовательности с митохондриальной ДНК составляет более чем 92%.

2.2. Терминологическое отступление

По мере накопления данных о переносе генетической информации между митохондриями и ядром возникала и претерпевала некоторые изменения терминология для обозначения фрагментов митохондриальной ДНК, интегрированных в ядерный геном. В самых первых работах, описанных выше, специальная терминология отсутствовала. Со временем в научной литературе стали появляться следующие термины: ядерные копии митохондриальной ДНК (Zhang, Hewitt, 1996а; Bensasson et al., 2001), митохондриально-подобная ДНК (Tsuzuki et al., 1983; Fukuda et al., 1985; Nomiyama et al., 1985; Corral et al., 1989;

Kamimura et al., 1989; Zullo et al., 1991; Smith et al., 1992; Sunnucks, Hales, 1996; Zhang, Hewitt, 1996b; Hadler et al., 1998; Herrnstadt et al., 1999; Lemos et al., 1999; Vaughan et al., 1999; Bensasson et al., 2000; Sawamura K. et al., 2008), ядерные экс-митохондриальные последовательности (Zhang, Hewitt, 1996b), ядерные интеграции (Zhang, Hewitt, 1996b), перенесённые митохондриальные последовательности (Sunnucks, Hales, 1996), митохондриальные псевдогены (Bensasson et al., 2000; Bensasson et al., 2001), ядерные псевдогены митохондриального происхождения (Jacobs, Grimes, 1986; Hu, Thilly, 1994; Ни, Thilly, 1995; DeWoody et al., 1999; Bensasson et al., 2000; Bensasson et al., 2001). Следует отметить, что из всего этого многообразия обозначений митохондриальных последовательностей в ядерном геноме лишь термин "митохондриальные псевдогены" использовался довольно длительное время, а изредка встречается и сейчас. Введение этого термина напрашивалось само собой:7 все первые данные о фрагментах митохондриальной ДНК в ядерных хромосомах указывали прямо или косвенно на их неспособность кодировать функциональный продукт. Кроме того, авторы первых предположений о механизме интеграции фрагментов митохондриальной ДНК в хромосомы ядра предполагали, что интеграция может происходить через кДНК, которая возникает из мтРНК в ходе обратной транскрипции (Gellissen, Michaelis, 1987), а такой механизм как раз и приводит к образованию процессированных псевдогенов. Предположение об участии кДНК в переносе митохондриальной ДНК в состав хромосом не получили подтверждения. Поэтому в настоящее время в зарубежной литературе

широко используется нейтральный по отношению к механизму возникновения термин - ядерная митохондриальная последовательность (nuclear mitochondrial sequence, сокращённо numt), впервые предложенный Лопезом и соавт. в 1994 году (Lopez et al., 1994). Это обозначение было принято не сразу, оно претерпевало незначительные изменения у разных авторов, что привело к существованию нескольких вариантов написания: Numt (Lopez et al., 1994; Lopez et al., 1996; Bensasson et al., 2000; Bensasson et al., 2001), numtDNA (Herrnstadt et al., 1999), a также: numt (Hazkani-Covo E. et al., 2003; Schmitz J. et al., 2005; Antunes et al., 2007; Behura S.K., 2007; Hazkani-Covo E., Graur D., 2007; Hazkani-Covo E., 2009; Song H. et al., 2008; Hazkani-Covo E. et al., 2010; Nergadze et al., 2010; Rogers H.H., Griffiths-Jones S., 2012; Wolff J.N. et al., 2012), NUMT (Mishmar D. et al., 2004; Ricchetti M. et al., 2004; Richly E., Leister D., 2004; Behura S.K. et al., 2011; Tsuji J. et al., 2012), NumtS (Simone D. et al., 2011; Calabrese F.M. et al., 2012; Lang M. et" al., 2012), NuMts (Kolokotronis S-O. et al., 2007), numt-sic (Podnar M. et al., 2007). Поскольку в отечественной литературе отсутствует устоявшийся определённый термин для обозначения интегрированных в ядро фрагментов митохондриальной ДНК, мы будем использовать термин яит/-последовательности.

2.3. Исследования //«/«/-последовательностей методами ПЦР

Метод полимеразной цепной реакции в значительной степени способствовал увеличению количества исследований митохондриальной ДНК и numt-

последовательностей. Однако рост числа исследований на митохондриальных генах, особенно в популяционных выборках, был сопряжён с трудностями из-за неспецифического отжига ««///¿-последовательностей совместно с митохондриальной ДНК. Многие авторы указывали на возможность искажения результатов филогенетических исследований (Smith et al., 1992; Collura, Stewart, 1995; Zhang, Hewitt, 1996a; Zhang, Hewitt, 1996b; Herrnstadt et al., 1999; Vaughan et al., 1999).

Саннаккс и Хелис описали 7 ««///¿-последовательностей, гомологичных области митохондриальной ДНК длиной 803 п.н. и содержащей гены coxl и сох2, у 3 из 6 проанализированных видов тлей рода Sitobion (Sunnucks, Hales, 1996). Полученные ПЦР-продукты были клонированы, а клоны секвенированы. Все 7 ««///¿-последовательностей оказались уникальными. Авторы сделали вывод о 7 независимых событиях интеграции фрагментов митохондриальной ДНК в хромосомы ядра.

Чанг и Хьюитт описали «/¿«/¿-последовательность, гомологичную участку митохондриальной ДНК, включающему в себя фрагмент гена 12S рРНК, контрольный регион и тРНКИле у пустынной саранчи Schistocerca gregaria (Zhang, Hewitt, 1996a). Используя метод ПЦР-ПДРФ, авторы выявили 3 типа «««/¿-последовательностей. Вогэн и соавт. с помощью in situ гибридизации обнаружили «/¿///¿-последовательности, гомологичные митохондриальному гену coxl, в ядерных геномах разных видов саранчи из семейства Acrididae: Chorthippns parallelus parallelus, Chorthippus parallelus erythropus, Schistocerca

gregaria и у рода Italopodisma (Vaughan et al., 1999). Авторы предположили, что события интеграции ш/ш/-последовательностей происходили независимо у каждого рода. Бенсассон и соавт. провели сравнительный анализ numt-последовательностей, гомологичных митохондриальному гену nd5, у 10 видов саранчи из 4 подсемейств, входящих в семейство Acrididae: Podisminae (Podisma pedestris, Italopodisma, Cophopodisma pyrenea, Parapodisma mikado, Ognevia longipennis, Primnoa hayachinensis), Calliptaminae (Calliptamus), Gomphocerinae (Chorthippus parallelus, Arcyptera) и Cyrtacanthacridinae (Schistocerca gregaria) (Bensasson et al., 2000). Всего было описано 87 разных nd5 numt-последовательностей у 5 видов: P. pedestris, Italopodisma, P. mikado, С. parallelus и S. gregaria. Описанные m/mí-последовательности представляют собой результат независимо происходивших интеграций фрагментов митохондриальной ДНК в ядерный геном. А'шяМюследовательности S. gregaria (Cyrtacanthacridinae) и С. parallelus (Gomphocerinae) чётко отличаются от иши^-последовательностей видов подсемейства Podisminae, что позволяет предположить их относительно недавнее возникновение в эволюции этих видов. Исходя из предположения, что numt-последовательности функционально неактивны и, следовательно, не подвергаются действию отбора и накапливают мутации случайным образом, авторы определили минимальное число независимо происходивших интеграций шш2/-последовательностей у каждого вида, достаточное для их образования. Если сравниваемые шш/-последовательности имеют больше всего различий в третьей позиции кодонов, то они имеют независимое митохондриальное происхождение.

Таким образом было вычислено, что как минимум 12 независимых инсерций произошло в геноме P. pedestris, по две инсерции в геноме Italopodisma и у Р. mikado, и по три инсерции у S. gregaria и С. parallelns. Бенсассоном и соавт. также было описано семейство из 30 nd5 ««////-последовательностей у Italopodisma, которые произошли в результате дупликации одной предковой numt-последовательности. Этот вывод был сделан на том основании, что отношение количества замен в первой, второй и третьей позиции кодонов сравниваемых между собой сиквенсов ««////-последовательностей почти не отличается от 1:1:1. У P. pedestris имеется множество ««////-последовательностей, гомологичных митохондриальному гену coxl, что, несомненно, может создавать артефакты в практике ДНК-штрихкодирования.

В работе Смит и соавт. описана «««//-последовательность, гомологичная фрагменту митохондриального гена cytb длиной 366 п.н., у южноамериканского грызуна Chroeomys jelskii (Smith et al., 1992). Авторы проанализировали полученные последовательности митохондриального гена cytb и ««////последовательности из двух популяций грызунов С. jelskii. Обнаруженная numt-последовательность отличается от соответствующего фрагмента митохондриальной ДНК множеством замен и двумя делециями. Numt-последовательности из разных популяций С. jelskii отличаются друг от друга двумя заменами, в то время как соответствующие последовательности митохондриальных генов отличаются 17 заменами. Сходный случай описан и у полевки Microtus arvalis (DeWoody et al., 1999). Авторы обнаружили niimt-

последовательность, соответствующую полноразмерному митохондриальному гену cytb. Степень отличия и^М-последовательности составляет 17,6%. Такая величина обусловлена наличием 201 замены, 3 делециями и 1 инсерцией. По данным авторов, транспозиция митохондриальной ДНК произошла около 6 млн лет назад. У опоссума Didelphis albiventris также были найдены numt-последовательности, гомологичные гену cytb (Lemos et al., 1999).

Лопезом и соавт. была описана одна из самых больших транспозиций митохондриальной ДНК в ядерный геном позвоночных - у домашней кошки Felis catus (Lopez et al., 1994). Выявленная иига/-последовательность имеет размер 7,9 т.п.н. (секвенирование митохондриального генома кошки позволило установить точный размер «^/-последовательности - 7946 п.н. (Lopez et al., 1996)) и гомологична примерно половине митохондриального генома, включающей в себя фрагмент области Д-петли, гены 12S рРНК, 16S рРНК, ndl, nd2, coxl и фрагмент гена сох2. Этот фрагмент митохондриальной ДНК амплифицирован в геноме 3876 раз, и образует в геноме современных кошек сегмент размером 300-600 т.п.н. в хромосоме D2. Степень отличия данной ишиГ-последовательности от соответствующего фрагмента митохондриального генома составляет 5,3%, по более поздней оценке - 5,1% (Lopez et al., 1996). Это указывает на то, что транспозиция митохондриальной ДНК в ядерный геном произошла сравнительно недавно — согласно данным филогенетического анализа приблизительно 1,8-2 млн лет назад у общего предка четырёх современных видов кошек рода Felis: F.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Романов, Денис Александрович, 2013 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Абдуллаев, С.А. Мутантные копии митохондриальной ДНК в тканях и в плазме мышей, подвергнутых воздействию рентгеновским излучением / С.А. Абдуллаев, Е.С. Анищенко, А.И. Газиев // Радиационная биология.-Радиоэкология,- 2010.- Т.50.- № 3.- С. 318-328.

2. Абдуллаев, С.А. Содержание внеклеточной митохондриальной ДНК с мутациями резко повышено в плазме крови облученных мышей / С.А. Абдуллаев, Антипова В.Н., Газиев А.И. // Молекулярная биология. 2009. 43. №6. С. 1063-1069.

3. Андрианов Б.В., Резник Н.Л., Горелова Т.В., Золотова Л.И. Ретротранспозон Ту1 образует инфекционные вирусоподобные частицы в некоторых линиях мух ВгоэорЫЬ уггг/и // Докл. Акад. наук. 2005. Т. 400. № 5. С. 697-700.

4. Андрианов Б.В., Романов Д.А., Горелова Т.В., Сорокина С.Ю., Захаров-Гезехус И.А. Перенос митохондриальной ДНК в ядерный геном клеток пересеваемой клеточной линии йгозоркИа утШ II Генетика. Т. 49. № 6. С. 788-792.

5. Золотова Л.И., Андрианов Б.В., Горелова Т.В., Клицунова Н.В., Резник Н.Л., Шуппе Н.Г. Полиморфизм вирусоподобных частиц

ретротранспозонов в клетках дрозофилы и дрожжей // Генетика. 1996. Т. 32. № 11. С. 1528-1535.

6. Клименко Е.С., Милейко В.А., Морозкин Е.С., Лактионов П.П., Константинов Ю.М. Характеристика импорта и экспорта ДНК в митохондриях картофеля {Solanum tuberosum) с использованием метода количественной ПЦР // Биологические мембраны. 2011. Т.28. № 3. С.199-205.

7. Adams K.L., Palmer J.D. Evolution of mitochondrial gene content: gene loss and transfer to the nucleus // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2003. V.29. P. 380-395.

8. Andrianov B.V., Goryacheva I.I., Mugue N.S., Sorokina S.Yu., Gorelova T.V., Mitrofanov V.G. Comparative analysis of the mitochondrial genomes in Drosophila virilis species group {Diptera: Drosophilidae) // Trends in Evolutionary Biology. 2010. V. 2. № 1: e4.

9. Andrianov B.V., Zakharyev V.M., Reznik N.L., Gorelova T.V., Evgen'ev M.V. Gypsy group retrotransposon Tvl from Drosophila virilis // GENE. 1999. V. 239. P. 193-199.

10.Antunes A., Pontius J., Ramos M.J., O'Brien S.J., Johnson W.E. Mitochondrial introgressions into the nuclear genome of the domestic cat // J. Hered. 2007. V. 98. № 5. P. 414-420.

11.Behura S.K. Analisis of nuclear copies of mitochondrial sequences in honeybee {Apis mellifera) genome // Mol. Biol. Evol. 2007. V. 24. № 7. P. 1492-1505.

12.Behura S.K., Lobo N.F., Haas B., deBruyn B., Lovin D.D., Shumway M.F., Puiu D., Romero-Severson J., Nene V., Severson D.W. Complete sequences of mitochondrial genomes of Aedes aegypti and Culex quinquefasciatus and comparative analysis of mitochondrial DNA fragments inserted in the nuclear genomes I I Insect. Biochem. Mol. Biol. 2011. V. 41. P. 770-777.

13.Bensasson D., Zhang D.-X., Hartl D.L., Hewitt G.M. Mitochondrial pseudogenes: evolution's misplaced witnesses // Trends Ecol. Evol. 2001. V. 16. № 6. P. 314321.

14.Bensasson D., Zhang D.-X., Hewitt G.M. Frequent assimilation of mitochondrial DNA by grasshopper nuclear genomes // Mol. Biol. Evol. 2000. V. 17. № 3. P. 406-415.

15.Braude-Zolotarjova T.Y., Kakpakov V.T., Schuppe N.G. Male diploid embryotic cell line of Drosophila virilis // In vitro. 1986. V. 22. P. 481-484.

16.Brown T.A., Ray J.A., Waring R.B., Scazzocchio C., Davies R.V. A mitochondrial reading frame which codes for a second form of ATPase subunit 9 in Aspergillus nidulans // Curr. Genet. 1984. V. 8. P. 489-492.

17.Brunk C.F., Hanawalt P.C. Mitochondrial DNA in Tetrahymena pyriformis // Exptl. Cell Res. 1969. V. 54. P. 143-149.

18.Calabrese F.M., Simone D., Attimonelli M. Primates and mouse NumtS in the UCSC genome browser // BMC Bioinformatics. 2012. V. 13. Suppl. 4. S. 15.

19.Caro P., Gomez J., Arduini A., et al. Mitochondrial DNA sequences are present inside nuclear DNA in rat tissues and increase with age // Mitochondrion. 2010. V. 10. P. 479-486.

20.Carvalho A.B., Clark A.G. Y Chromosome of D. pseudoobscura is not homologous to the ancestral Drosophila Y // Science. 2005. V. 307. P. 108-110.

21.Clayton D.A., Smith C.A., Jordan J.M., Teplitz M., Vinograd J. Occurrence of complex mitochondrial DNA in normal tissues // Nature. 1968. V. 220. P. 976979.

22.Clement M., Posada D., Crandall K.A. TCS: a computer program to estimate gene genealogies // Mol. Ecol. 2000. V. 9. P. 1657-1659.

23.Collura R.V., Stewart C-B. Insertions and duplications mtDNA in the nuclear genomes of Old World monkeys and hominoids // Nature. 1995. V. 378. P. 485489.

24.Corneo G., Moore C., Sanadi D.R., Grossman G.R., Marmur J. Mitochondrial DNA in yeast and some mammalian species // Science. 1966. V. 151. P. 687-689.

25.Corral M., Baffet G., Kitzis A., Paris B., Tichonicky L., Krüh J., Guguen-Guillouzo C., Defer N. DNA sequences homologous to mitochondrial genes in nuclei from normal rat tissues and from rat hepatoma cells // Biochem. Biophys. Res. Comm. 1989. V. 162. № 1. P. 258-264.

26.Dawid I.B. Evidence for the mitochondrial origin of frog egg cytoplasmic DNA // Proc. Natl. Acad. Sei. U.S. 1966. V. 56. P. 269-276.

27.Dawid I.B., Wolstenholme D.V. Renaturation and hybridization studies of mitochondrial DNA// Biophysical Journal. 1968. V. 8. P. 65-81.

28.den Tex R.J., Maldonado J., Thorington R., Leonard J. Nuclear copies of mitochondrial genes: another problem for ancient DNA // Genetica. 2010. V. 138. P.979-984.

29.DeWoody J.A., Chesser R.K., Baker R.J. A translocated mitochondrial cytochrome b pseudogene in voles (.Rodentia: Microtus) // J. Mol. Evol. 1999. V. 48. P. 380-382.

30.du Buy H.G., Riley F.L. Hybridization between the nuclear and kinetoplast DNA's of Leishmania enriettii and between nuclear and mitochondrial DNA's of mouse liver I I Proc. Natl. Acad. Sei. U.S. 1967. V. 57. P. 790-797.

31.Evgen'ev M.B., Zelentsova H., Poluectova H., Lyozin G.T., Veleikodvorskaja V., Pyatkov K.I., Zhivotovsky L.A., Kidwell M.G. Mobile elements and chromosomal evolution in the virilis group of Drosophila // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 2000. V. 97. P. 11337-11342.

32.Eshalier G. Drosophila cells in culture // N.Y.: Acad. Press. 1997. P. 702.

33.Farelly F., Butow R.A. Rearranged mitochondrial genes in the yeast nuclear genome // Nature. 1983. V. 301. P. 296-301.

34.Fukuda M., Wakasugi S., Tsuzuki T., Nomiyama H., Shimada K., Miyata T. Mitochondrial DNA-like sequences in the human nuclear genome // J. Mol. Biol. 1985. V. 186. P. 257-266.

35.Gellissen G., Bradfield J.Y., White B.N., Wyatt G.R. Mitochondrial DNA sequences in the nuclear genome of a locust // Nature. 1983. V. 301. P. 631-634.

36.Gellissen G., Michaelis G. Gene transfer: mitochondria to nucleus // Ann. N.Y. Acad. Sei. 1987. V. 503. P. 391-401.

37.Gherman A., Chen P.E., Teslovich T.M., Stankiewicz P., Withers M., et al. Population bottlenecks as a potential major shaping force of human genome architecture // PLoS Genet. 2007. 3(7): ell9.

38.Goldin E., Stahl S., Cooney A.M., Kaneski C.R., Gupta S., Brady R.O., Ellis J.R., Schiffmann R. Transfer of a mitochondrial DNA fragment to MCOLN1 causes an inherited case of mucolipidosis IV // Hum. Mutat. 2004. V.24. P. 460-465.

39.Hadler H.I., Daniel B.G., Pratt R.D. The induction of ATP energized '-mitochondrial volume changes by carcinogenic N-hydroxy-N-acetyl-aminofluorenes when combined with showdomycin. A unitary hypothesis for carcinogenesis // J. Antibiot. 1971. V. 24. № 7. P. 405-417.

40.Hadler H.I., Devadas K., Mahalingam R. Selected nuclear LINE elements with mitochondrial DNA-like inserts are more plentiful and mobile in tumor than in normal tissue of mouse and rat // J. Cell Biochem. 1998. V. 68. P. 100-109.

41.Hadler H.I., Dimitrijevic B., Mahalingam R. Mitochondrial DNA and nuclear DNA from normal rat liver have a common sequence // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1983. V. 80. P. 6495-6499.

42.Hazkani-Covo E. Mitochondrial insertions into primate nuclear genomes suggest the use of numts as tool for phylogeny // Mol. Biol. Evol. 2009. V. 26. № 10. P. 2175-2179.

43.Hazkani-Covo E., Graur D. A comparative analisis of numt evolution in human and chimpanzee // Mol. Biol. Evol. 2007. V. 24. № 1. P. 13-18.

44.Hazkani-Covo E., Sorek R., Graur D. Evolutionary dynamics of large numts in the human genome: rarity of independent insertions and abundance of postinsertion duplications // J. Mol. Evol. 2003. V. 56. P. 169-174.

45.Hazkani-Covo E., Zeller R.M., Martin W. Molecular poltergeists: Mitochondrial DNA copies {numts) in sequenced nuclear genomes // PLoS Genet. 2010. V. 6. № 2. el000834.

46.Herrnstadt C., Clevenger W., Ghosh S.S., Anderson C., Fahy E., Miller S., Howell N., Davis R.E. A novel mitochondrial DNA-like sequence in the human nuclear genome // Genomics. 1999. V. 60. P. 67-77.

47.Hu G., Thilly W.G. Evolutionary trail of the mitochondrial genome as based on human 16S rDNA pseudogenes // Gene. 1994. V. 147. P. 197-204.

48.Hu G., Thilly W.G. Multi-copy nuclear pseudogenes of mitochondrial DNA reveal recent acute genetic changes in the human genome // Curr. Genet. 1995. V. 28. P. 410-414.

49.Ibrahim N., Handa H., Cosset A., Koulintchenko M., Konstantinov Yu., Lightowlers R.N., Dietrich A., Weber-Lotfi F. DNA Delivery to Mitochondria:

Sequence Specificity and Energy Enhancement // Pharmaceutical Research. 2011. V. 28. № 11. P. 2871-2882.

50.Jacobs H.T., Grimes B. Complete nucleotide sequences of the nuclear pseudogenes for cytochrome oxidase subunit I and the large mitochondrial ribosomal RNA in the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus // J. Mol. Biol. 1986. V. 187. P. 509-527.

51.Jacobs H.T., Posakony J.W., Gruía J.W., Roberts J.W., Xin J-H., Britten R.J., Davidson E.H. Mitochondrial DNA sequences in the nuclear genome of Strongylocentrotus purpuratus // J. Mol. Biol. 1983. V. 165. P. 609-632.

52.Jacotot E., Ravagnan L., Loeffler M., Ferri K.F., Vieira H.L., Zamzami N. et al. The HIV-1 viral protein R induces apoptosis via a direct effect on the mitochondrial permeability transition pore // J. Exp. Med. 2000. V. 191. № l.P. 33-46.

53.Jensen-Seaman M.I., Wildschutte J.H., Soto-Calderón I.D., Anthony N.M. A comparative approach reveals differences in patterns of numt insertion during hominoid evolution // J Mol Evol. 2009. V. 68. № 6. P. 688-699.

54.Kamimura N., Ishii S., Liandong M., Shay J.W. Three separate mitochondrial DNA sequences are contiguous in human genomic DNA // J. Mol. Biol. 1989. V. 210. P. 703-707.

55.Kaminska M., Shalak V., Francin M., Mirande M. Viral hijacking of mitochondrial lysyl-tRNA synthetase //J. Virol. 2007. V. 81. № 1. P. 68-73.

56.Koerich L.B., Wang X., Clark A.G., Carvalho A.B. Low conservation of gene content in the Drosophila Y chromosome // Nature. 2008. V. 456. P. 949-951.

57.Kolokotronis S.-O., MacPhee R.D.E., Greenwood A.D. Detection of mitochondrial insertions in the nucleus (NuMts) of Pleistocene and moderm muskoxen // BMC Evol. Biol. 2007. 7: 67.

58.Koulintchenko M., Konstantinov Y., Dietrich A. Plant mitochondria actively import DNA via the permeability transition pore complex // EMBO J. 2003. V. 22. № 6. P. 1245-1254.

59.Koulintchenko M., Temperley R.J., Mason P.A., Dietrich A., Lightowlers R.N. Natural competence of mammalian mitochondria allows the molecular investigation of mitochondrial gene expression // Human Molecular Genetics. 2006. V. 15. № l.P. 143-154.

60.Kroon A.M., Borst P., van Brüggen E.F.J., Ruttenberg G.J.C.M. Mitochondrial DNA from sheep heart // Proc. Natl. Acad. Sei. U.S. 1966. V. 56. P. 1836-1843.

öl.Kung S.D., Moscarello M.A., Williams J.P. Studies with chloroplast and mitochondrial DNA// Biophysical Journal. 1972. V. 12. P. 474-483.

62.Lander E.S., Linton L.M., Birren B., Nusbaum C., Zody M.C., et al. Initial sequencing and analysis of the human genome // Nature. 2001. V. 409. P. 860921.

63.Lang B.F., Gray M.W., Burger G. Mitochondrial genome evolution and the origin of eukaryotes // Annu. Rev. Genet. 1999. V. 33. P. 351-397.

64.Lang M., Sazzini M., Calabrese F.M., Simone D., Boattini A., Romeo G., Luiselli D., Attimonelli M., Gasparre G. Polymorphic NumtS trace human population relationships // Hum. Genet. 2012. V. 131. P. 757-771.

65.Lemos B., Canavez F., Moreira M.A.M. Mitochondrial DNA-like sequences in the nuclear genome of the opossum genus Didelphis {Marsupialia: Didelphidae) // J. Hered. 1999. V. 90. № 5. P. 543-547.

66.Linial M.L. Foamy viruses are unconventional retroviruses // J. Virol. 1999. V. 73. P. 1747-1755.

67.Lopez J.V., Cevario S., O'Brien S.J. Complete nucleotide sequences of the domestic cat {Fells catus) mitochondrial genome and a transposed mtDNA tandem repeat {Numt) in the nuclear genome // Genomics. 1996. V.. 33. P. 229- „ 246.

68.Lopez J.V., Yuhki N., Masuda R., Modi W., O'Brien S.J. Numt, a recent transfer and tandem amplification of mitochondrial DNA to the nuclear genome of the domestic cat // J. Mol. Evol. 1994. V. 39. P. 174-190.

69.Maddison D.R. Phylogeny of Bembidion and related ground beetles (Coleoptera: Carabidae: Trechinae: Bembidiini: Bembidiina) // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2012. V. 63. P. 533-576.

70.Mirol P.M., Routtu J., Hoikkala A., Butlin R.K. Signals of demographic expansion in Drosophila virilis // BMC Evolutionary Biology. 2008. 8:59.

71.Mishmar D., Ruiz-Pesini E., Brandon M., Wallace D.C. Mitochondrial DNA-like sequences in the nucleus (NUMTs): insights into our African origins and the mechanism of foreign DNA integration // Hum. Mutat. 2004. V. 23. P. 125-33.

72.Miyake T., Mae N., Shiba T., Kondo Sh. Production of virus-like particles by the transposable genetic element, copia, of Drosophila melanogaster // Mol. Gen. Genet. 1987. V. 207. P. 29-37.

73.Montooth K.L., Abt D.N., Hofmann J.W., Rand D.M. Comparative genomics of Drosophila mtDNA: novel features of conservation and change across functional domains and lineages // J Mol Evol. 2009. V. 69. P. 94-114.

74.Morales-Hojas R., Reis M., Vieira C.P., Vieira J. Resolving the phylogenetic relationships and evolutionary history of the Drosophila virilis group using multilocus data // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2011. V. 60. P. 249258.

75.Moulton M.J., Song H., Whiting M.F. Assessing the effects of primer specificity on eliminating numt coamplification in DNA-barcoding: a case study from orthoptera (arthropoda: insecta) // Molecular Ecology Resources. 2010. V. 10. № 4. P. 615-627.

76.Mourier T., Hansen A.J., Willerslev E., Arctander P. The human genome project reveals a continuous transfer of large mitochondrial fragments to the nucleus // Molecular Biology and Evolution. 2001. V.18. P. 1833-1837.

77.Mularoni L., Zhou Y., Bowen T., Gangadharan S., Wheelan S.J., Boeke J.D. Retrotransposon Tyl integration targets specifically positioned asymmetric

nucleosomal DNA segments in tRNA hotspots // Genome Res. 2012. V.22. P. 693-703.

78.Muradian K.K., Lehmann G., Fraifeld V.E. Numt (new mighty) hypothesis of longevity // Rejuvenation Research. 2010. V. 13. № 2-3. P. 152-155.

79.Nergadze S.G., Lupotto M., Pellanda P., Santagostino M., Vitelli V., Giulotto E. Mitochondrial DNA insertions in the nuclear horse genome // Anim. Genet. 2010. V. 41. Suppl. 2. P. 176-185.

80.Nomiyama H., Fukuda M., Wakasugi S., Tsuzuki T., Shimada K. Molecular structures of mitochondrial-DNA-like sequences in human nuclear DNA // Nucleic Acids Res. 1985. V. 13. P. 1649-1658.

81.Paez J.G., Lin M., Beroukhim R., Lee J.C., Zhao X., et al. Genome coverage and sequence fidelity of phi29 polymerase-based multiple strand displacement whole genome amplification // Nucleic Acids Research. 2004. V. 32: e71.

82.Pamilo P., Viljakainen L., Vihavainen A. Exceptionally high density of NUMTs in the honeybee genome // Molecular Biology and Evolution. 2007. V. 24. P. 1340-1346.

83.Podnar M., Haring E., Pinsker W., Mayer W. Unusual origin of a nuclear pseudogene in the Italian wall lizard: intergenomic and interspecific transfer of a large section of the mitochondrial genome in the genus Podarcis (Lacertidae) // J. Mol. Evol. 2007. V. 64. P. 308-320.

84.Rabinowitz M., Sinclair J., DeSall? L., Haselkorn L., Swift H.H. Isolation of deoxyribonucleic acid from mitochondria of chick embryo heart and liver // Proc. Natl. Acad. Sei U.S. 1965. V. 53. P. 1126-1133.

85.Radovanovic J., Todorovic V., Boricic I., Jankovic-Hladni M., Korac A. Comparative ultrastructural studies on mitochondrial pathology in the liver of AIDS patients: Clusters of mitochondria, protuberances, "minimitochondria," vacuoles, and virus-like particles // Ultrastruct. Pathol. 1999. V. 23. № 1. P.19-24.

86.Reis M., Vieira C.P., Morales-Hojas R., Vieira J. An old bilbo-like non-LTR retroelement insertion provides insight into the relationship of species of the virilis group // Gene. 2008. V. 425. P. 48-55.

87.Ricchetti M., Fairhead C., Dujon B. Mitochondrial DNA repairs doublestrand breaks in yeast chromosomes // Nature. 1999. V. 402. P. 96-100.

88.Ricchetti M., Tekaia F., Dujon B. Continued colonization of the human genome by mitochondrial DNA // PLoS Biology. 2004. V. 2. № 9. e273.

89.Richly E., Leister D. NUMTs in sequenced eukaryotic genomes // Mol. Biol. Evol. 2004. V. 21. № 6. P. 1081-1084.

90.Rogers H.H., Griffiths-Jones S. Mitochondrial pseudogenes in the nuclear genomes of Drosophila II PLoS One. 2012. V. 7. № 3. e32593.

91.Saffran H. A., Pare J.M., Corcoran J.A., Weller S.K., Smiley J.R. Herpes simplex virus eliminates host mitochondrial DNA// EMBO Rep. 2007. P. 8188-193.

92.Sawamura K., Koganebuchi K., Sato H., Kamiya K., Matsuda M., Oguma Y. Potential gene flow in natural populations of Drosophila ananassae species cluster inferred from a nuclear mitochondrial pseudogene // Mol. Phylogenet. Evol. 2008. V. 48. P. 1087-1093. 93.Schmitz J., Piskurek O., Zishler H. Forty million years of independent evolution: a mitochondrial gene and its corresponding nuclear pseudogene in primates // J. Mol. Evol. 2005. V. 61. P. 1-11. 94.Schneider W.C., Kuff E.L. The isolation and properties of rat liver mitochondrial

deoxyribonucleic acid // Proc. Natl. Acad. Sei. U.S. 1965. V. 54. P. 1650-1658. 95.Simone D., Calabrese F.M., Lang M., Gasparre G., Attimonelly M. The reference human nuclear mitochondrial sequences compilation validated and implemented on the UCSC genome browser // BMC Genomics. 2011. V. 12. 517. 96.Smith M.F., Thomas W.K., Patton J.L. Mitochondrial DNA-like sequence in the nuclear genome of an akodontine rodent // Mol. Biol. Evol. 1992. V. 9. № 2. P. 204-215.

97.Somasundaran M., Zapp M.L., Beattie L.K., Pang L., Byron K.S., Bassell G.J., Sullivan J.L., Singer R.H. Localization of HIV RNA in mitochondria of infected cells: potential role in cytopathogenicity //J. Cell Biol. 1994. V. 126. № 6. P. 1353-1360.

98.Song H., Buhay J.E., Whiting M.F., Crandall K.A. Many species in one: DNA barcoding overestimates the number of species when nuclear mitochondrial

pseudogenes are coamplified // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. № 36. P. 13486-13491.

99.Storti R.V., Sinclair J.H. Sequence homology between mitochondrial DNA and nuclear DNA in the yeast, Saccharomyces cerevisiae // Biochemistry. 1974. V. 13. №21. P. 4447-4455.

100. Sunnucks P., Hales D.F. Numerous transposed sequences of mitochondrial cytochrome oxidase I-II in aphids of the genus Sitobion (Hemiptera: Aphididae) // Mol. Biol. Evol. 1996. V. 13. № 3. P. 510-524.

101. Suyama Y., Preer J.R. Mitochondrial DNA from protozoa // Genetics. 1965. V. 52. P. 1051-1058.

102. Sverdlov E. D. Retroviruses and primate evolution // BioEssays 2000. V. 22. № 2. P. 161-171.

103. Triant D.A., DeWoody J.A. Molecular analyses of mitochondrial pseudogenes within the nuclear genome of arvicoline rodents // Genetica. 2008. V. 132. № 1. P. 21-33.

104. Tsuji J., Frith M.C., Tomii K., Horton P. Mammalian NUMT insertion is non-random // Nucleic Acids Res. 2012. V. 40. № 18. P. 9073-9088.

105. Tsuzuki T., Nomiyama H., Setoyama C., Maeda S., Shimada K. Presence of mitochondrial-DNA-like sequences in the human nuclear DNA // Gene. 1983. V. 25. P. 223-229.

106. Turner C., Killoran C., Thomas N.S., Rosenberg M., Chuzhanova N.A., Johnston J., Kernel Y., Cooper D.N., Biesecker L.G. Human genetic disease

caused by de novo mitochondrial-nuclear DNA transfer // Hum. Genet. 2003. V. 112. P. 303-309.

107. van den Boogaart P., Samallo J., Agsteribbe E. Similar genes for mitochondrial ATPase subunit in the nuclear and mitochondrial genomes of Neurospora crassa // Nature. 1982. V. 298. P. 187-189.

108. Vaughan H.E., Heslop-Harrison J.S., Hewitt G.M. The localization of mitochondrial sequences to chromosomal DNA in orthopterans // Genome. 1999. V. 42. P. 874-880.

109. Villa V.D., Storck R. Nucleotide composition of nuclear and mitochondrial deoxyribonucleic acid of fungi // J. Bacteriol. 1968. V. 96. P. 184-190.

110. Wallace D.C., Stugard C., Murdock D., Schurr T., Brown M.D. Ancient mtDNA sequences in the human nuclear genome: a potential source of errors in identifying pathogenic mutations // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 14900-14905.

111. Weber-Lotfi F., Ibrahim N., Boesch P., Cosset A., Konstantinov Yu.M., Lightowlers R.N., Dietrich A. Developing a genetic approach to investigate the mechanism of mitochondrial competence for DNA import // Biochim. Biophys. Acta. 2009. V.1787. P. 320-327.

112. Wolff J.N., Gemmell N.J. Lost in the zygote: the dilution of paternal mtDNA upon fertilization // Heredity. 2008. V. 101. P. 429-434.

113. Wolff J.N., Shearman D.C.A., Brooks R.C., Ballard J.W.O. Selective enrichment and sequencing of whole mitochondrial genomes in the presence of

nuclear encoded mitochondrial pseudogenes (numts) // PLoS One. 2012. V. 7. № 5. e37142.

114. Wright R.M., Cummings D.J. Integration of mitochondrial gene sequences within the nuclear genome during senescence in a fungus // Nature. 1983. V. 302. P. 86-88.

115. Xiao J.-H., Wang N.-X., Li Y.-W., Murphy R.W., Wan D.-G., Niu L.-M., Hu H.-Y., Fu Y.-G., Huang D.-W. Molecular approaches to identify cryptic species and polymorphic species within a complex community of fig wasps // PLoS ONE. 2010. V. 5. № 11. el5067.

116. Yao Y.G., Kong Q.P., Salas A., Bandelt H.J. Pseudomitochondrial genome haunts disease studies //Journal of Medical Genetics. 2008. V. 45. P. 769-772. .

117. Yu H., Koilkonda R. D., Chou T. H., Porciatti V., Ozdemir S. S., Chiodo V., Boye S. L., Boye S. E., Hauswirth W. W., Lewin A. S., Guy J. Gene delivery to mitochondria by targeting modified adenoassociated virus suppresses Leber's hereditary optic neuropathy in a mouse model // PNAS. 2012. V. 109(20). el238-el247.

118. Yu X., Gabriel A. Patching broken chromosomes with extranuclear cellular DNA // Mol Cell. 1999. V. 4. № 5. p. 873-881.

119. Zhang D.-X., Hewitt G.M. Highly conserved nuclear copies of the mitochondrial control region in the desert locust Schistocerca gregaria: some implications for population studies 11 Mol. Ecol. 1996a. V. 5. P. 295-300.

120. Zhang D.-X., Hewitt G.M. Nuclear integrations: challenges for mitochondrial DNA markers // Trends Ecol. Evol. 1996b. V. 13. № 6. P. 247251.

121. Zischler H., Geisert H., Castresana J. A hominoid-specific nuclear insertion of the mitochondrial D-loop: implications for reconstructing ancestral mitochondrial sequences //Mol. Biol. Evol. 1998. V. 15. № 4. P. 463-469.

122. Zischler H., Geisert H., von Haeseler A., Paabo S. A nuclear "fossil" of the mitochondrial D-loop and the origin of modern humans // Nature. 1995. V. 378. P. 489-492.

123. Zullo S., Sieu L.C., Slightom J.L., Hadler H.I., Eisenstadt J.M. Mitochondrial D-loop sequences are integrated in the rat nuclear genome // J. Mol. Biol. 1991. V. 221. P. 1223-1235.