TY - JOUR

T1 - РАЗДЕЛЕНИЕ СТАНДАРТНОГО НАБОРА АМИНОКИСЛОТ НА ГРУППЫ В СООТВЕТСТВИИ С ИХ ЭВОЛЮЦИОННЫМ ВОЗРАСТОМ

AU - Efimov, V M

AU - Efimov, K V

AU - Kovaleva, V Yu

N1 - Ефимов, В. М. Разделение стандартного набора аминокислот на группы в соответствии с их эволюционным возрастом / В. М. Ефимов, К. В. Ефимов, В. Ю. Ковалева // Молекулярная биология. – 2025. – Т. 59, № 2. – С. 299-308. – DOI 10.31857/S0026898425020111. – EDN GFVVPE. Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук FWNR-2022-0019 Института цитологии и генетики СО РАН и FWGS-2021-0002 Института систематики и экологии животных СО РАН.

PY - 2025

Y1 - 2025

N2 - Принято считать, что существующий набор протеиногенных аминокислот, кодируемых стандартным генетическим кодом, сформировался поэтапно в ходе эволюции. В большинстве исследований в число ранних входят Ala, Asp, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro, Ser, Thr и Val, предположительно имеющие внеземное происхождение. Однако в других работах в качестве консенсусного выбран список ранних аминокислот, в котором место Ile занимает Arg. Мы сравнили различия ранних и поздних аминокислот по совокупности их физико-химических свойств (база данных AAindex). Между бинарными списками с Ile и Arg и каждым AA-индексом вычислены точечно-бисериальный коэффициент корреляции rpb, t- критерий Стьюдента и его достоверности - p-value. Поскольку в общей сложности получено 2 × 553 значений p-value, проблему множественных сравнений решили с помощью коррекции по Бонферрони и метода Бенджамини-Хохберга. Далее мы использовали метод 2B-PLS, который применяется к двум различным наборам признаков, относящихся к одним и тем же объектам, для поиска общей для них информации. В качестве первого набора взяли бинарные списки по Трифонову (Arg) и Вонгу (Ile), в качестве второго - 553 АА-индекса. Максимальную корреляцию и со списком с Ile, и с Arg (1.0 и 0.8 соответственно) продемонстрировал двоичный AA-индекс CHAM830108, характеризующий способность аминокислоты быть донором заряда: поздние аминокислоты способны быть донорами, а ранние - нет. По-видимому, это обусловлено различиями в условиях, в которых протекала эволюция стандартного набора аминокислот: пребиотических и биотических. Из результатов 2B-PLS-анализа тоже следует, что в списке 10 эволюционно ранних аминокислот Ile выглядит предпочтительнее Arg. Подтверждается выделение последних шести аминокислот (Cys, His, Met, Phe, Trp, Tyr), полученное на основании уменьшения зазора HOMO-LUMO, в отдельный, третий этап эволюции набора стандартных аминокислот. Выявлено компактное расположение на 2B-PLS-плоскости физико-химических свойств трех групп аминокислот, у которых во второй позиции кодонов находятся, соответственно, аденин, тимин и цитозин, а также максимальное рассредоточение аминокислот с гуанином во второй позиции кодонов.

AB - Принято считать, что существующий набор протеиногенных аминокислот, кодируемых стандартным генетическим кодом, сформировался поэтапно в ходе эволюции. В большинстве исследований в число ранних входят Ala, Asp, Glu, Gly, Ile, Leu, Pro, Ser, Thr и Val, предположительно имеющие внеземное происхождение. Однако в других работах в качестве консенсусного выбран список ранних аминокислот, в котором место Ile занимает Arg. Мы сравнили различия ранних и поздних аминокислот по совокупности их физико-химических свойств (база данных AAindex). Между бинарными списками с Ile и Arg и каждым AA-индексом вычислены точечно-бисериальный коэффициент корреляции rpb, t- критерий Стьюдента и его достоверности - p-value. Поскольку в общей сложности получено 2 × 553 значений p-value, проблему множественных сравнений решили с помощью коррекции по Бонферрони и метода Бенджамини-Хохберга. Далее мы использовали метод 2B-PLS, который применяется к двум различным наборам признаков, относящихся к одним и тем же объектам, для поиска общей для них информации. В качестве первого набора взяли бинарные списки по Трифонову (Arg) и Вонгу (Ile), в качестве второго - 553 АА-индекса. Максимальную корреляцию и со списком с Ile, и с Arg (1.0 и 0.8 соответственно) продемонстрировал двоичный AA-индекс CHAM830108, характеризующий способность аминокислоты быть донором заряда: поздние аминокислоты способны быть донорами, а ранние - нет. По-видимому, это обусловлено различиями в условиях, в которых протекала эволюция стандартного набора аминокислот: пребиотических и биотических. Из результатов 2B-PLS-анализа тоже следует, что в списке 10 эволюционно ранних аминокислот Ile выглядит предпочтительнее Arg. Подтверждается выделение последних шести аминокислот (Cys, His, Met, Phe, Trp, Tyr), полученное на основании уменьшения зазора HOMO-LUMO, в отдельный, третий этап эволюции набора стандартных аминокислот. Выявлено компактное расположение на 2B-PLS-плоскости физико-химических свойств трех групп аминокислот, у которых во второй позиции кодонов находятся, соответственно, аденин, тимин и цитозин, а также максимальное рассредоточение аминокислот с гуанином во второй позиции кодонов.

KW - РАННИЕ И ПОЗДНИЕ АМИНОКИСЛОТЫ

KW - AA-INDEX

KW - CHAM830108

KW - ТОЧЕЧНО-БИСЕРИАЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ КОРРЕЛЯЦИИ

KW - ПОПРАВКА БОНФЕРРОНИ

KW - МЕТОД БЕНДЖАМИНИ-ХОХБЕРГА

KW - 2B-PLS-АНАЛИЗ

KW - 2B-PLS analysis

KW - AAindex

KW - Benjamini–Hochberg method

KW - Bonferroni correction

KW - CHAM830108

KW - early and late amino acids

KW - point-biserial correlation coefficient

KW - p‑value

UR - https://www.scopus.com/pages/publications/105009786465

UR - https://www.elibrary.ru/item.asp?id=82307497

U2 - 10.31857/S0026898425020111

DO - 10.31857/S0026898425020111

M3 - статья

C2 - 40558041

VL - 59

SP - 299

EP - 308

JO - Molekulyarnaya Biologiya

JF - Molekulyarnaya Biologiya

SN - 0026-8984

IS - 2

ER -