БИОХИМИЯ, 2016, том 81, вып. 6, с. 813–829
УДК 577.152.185
Филогеномный анализ НАДН:хинон-оксидоредуктаз типа 1
1 Факультет биоинженерии и биоинформатики, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991 Москва
2 НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, 119991 Москва
3 School of Physics, Osnabruck University, 49069, Osnabruck, Germany; электронная почта: amulkid@uos.de
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: протонная биоэнергетика, молекулярная эволюция, дыхание, белковые комплексы, восстановление хинона, филогенетический анализ.
Аннотация
Филогеномный анализ каталитического ядра НАДН:хинон-оксидоредуктаз типа 1 (NDH-1) позволил прояснить эволюцию этих сложных биоэнергетических комплексов. Анализ построенных для основных субъединиц NDH-1 филогенетических деревьев обнаружил принципиальные различия в их топологии. В случае четырех предположительно гомологичных ион-переносящих мембранных субъединиц, деревья субъединиц NuoN и NuoH содержали по отдельной архейной кладе, в то время как субъединицы NuoL и NuoM характеризовались множественными архейными ветвями внутри бактериальных клад. Крупные, отдельные клады, объединяющие последовательности, принадлежащие к различным субдоменам архей, были обнаружены также для цитоплазматических субъединиц NuoD и NuoB, паралогов большой и малой субъединицам никель-железных гидрогеназ. Меньшая подобная клада показана также для субъединицы NuoC. На основании этих данных мы предполагаем, что предковый NDH-1-комплекс мог присутствовать уже на стадии последнего общего предка клеточных форм жизни (LUCA, от Last Universal Cellular Ancestor). Такой комплекс из предковых форм мембранных субъединиц NuoN и NuoH и цитоплазматических субъединиц NuoD, NuoB и, возможно, NuoC мог функционировать как ион-переносящая мембранная гидрогеназа. Субъединицы NuoL и NuoM могли возникнуть в результате дупликации генов позже, в ответ на появление способности восстанавливать мембранные хиноны, что сделало возможным перенос дополнительных ионов.