medgenМедицинская генетикаMedical Genetics2073-7998Publishing House «Genius Media» LLC10.25557/2073-7998.2022.12.36-39medgen-2213Research ArticleКРАТКОЕ СООБЩЕНИЕBRIEF REPORTХарактеристика спектра миссенс-замен в митохондриальных генах субъединиц НАДН дегидрогеназы для гаплогрупп мтДНК, распространенных в Северной ЕвразииSpectrum and characteristics of missense substitutions in the genes for NADH dehydrogenase subunits in the mtDNA haplogroups prevailing in Northern EurasiaГолубенкоМ. В.GolubenkoM. V.maria-golubenko@medgenetics.ruЗарубинА. А.ZarubinA. A.noemail@neicon.ruБабушкинаН. П.BabushkinaN. P.noemail@neicon.ruТарасенкоН. В.TarasenkoN. V.noemail@neicon.ruСалаховР. Р.SalakhovR. R.noemail@neicon.ruНазаренкоМ. С.NazarenkoM. S.noemail@neicon.ruНаучно-исследовательский институт медицинской генетики, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияResearch Institute of Medical Genetics, Tomsk National Research Medical Center of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20221301202321123639Copyright © Голубенко М.В., Зарубин А.А., Бабушкина Н.П., Тарасенко Н.В., Салахов Р.Р., Назаренко М.С., 20232023Голубенко М.В., Зарубин А.А., Бабушкина Н.П., Тарасенко Н.В., Салахов Р.Р., Назаренко М.С.Golubenko M.V., Zarubin A.A., Babushkina N.P., Tarasenko N.V., Salakhov R.R., Nazarenko M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.medgen-journal.ru/jour/article/view/2213

На основе анализа последовательностей митохондриальной ДНК (мтДНК), депонированных в базах данных, исследован спектр аминокислотной изменчивости субъединиц комплекса I дыхательной цепи, кодируемых мтДНК, в зависимости от принадлежности к различным гаплогруппам мтДНК. Установлено, что около 20% аминокислот являются полиморфными в исследованном наборе последовательностей, и для 30% полиморфных аминокислот зарегистрировано более одного мутационного события (гомоплазия). Выявлено действие отрицательного отбора для некоторых генов комплекса I в гаплогруппах мтДНК, распространенных преимущественно в северных широтах. Показано, что индекс консервативности аминокислотных замен в генах комплекса I ниже, чем в других генах мтДНК, а для гена ND1 - выше, чем для других генов комплекса I. Для замен в «северных» гаплогруппах мтДНК по сравнению с распространенными в южных широтах выявлены более высокие средние значения показателя MutPred, отражающего величину эффекта замены аминокислоты на структуру и функцию белка и показателя mtDNA selection score.

Based on the analysis of mitochondrial DNA sequences deposited in databases, the spectrum of amino acid variability of the mtDNA-encoded subunits of the respiratory chain complex I was studied depending on mtDNA haplogroup affiliations. It was found that about 20% of amino acids were polymorphic in the studied dataset, and for 30% of polymorphic amino acids more than one mutational event (homoplasy) was registered. The effect of negative selection was revealed for some complex I genes in mtDNA haplogroups, distributed mainly in Northern Eurasia. It has been shown that the conservation index for amino acid substitutions in complex I genes is lower than in other mtDNA genes, and for the ND1 gene this index is higher than for other complex I genes. For the MutPred index and the mtDNA selection score, which reflect the effect of amino acid substitution on the structure and function of the protein, higher average values were registered in the “Northern” mtDNA haplogroups, comparing to the “Southern” haplogroups.

митохондриальная ДНКпопуляционный полиморфизмНАДН дегидрогеназааминокислотная изменчивостьmitochondrial DNApopulation polymorphismNADH dehydrogenaseamino acid polymorphismReferencesMishmar D., Ruiz-Pesini E., Golik P., et al. Natural selection shaped regional mtDNA variation in humans. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(1):171-176.Mishmar D., Ruiz-Pesini E., Golik P., et al. Natural selection shaped regional mtDNA variation in humans. Proc Natl Acad Sci USA. 2003;100(1):171-176.Kang L., Zheng H.X., Zhang M., et al. MtDNA analysis reveals enriched pathogenic mutations in Tibetan highlanders. Sci Rep. 2016;6:31083.Kang L., Zheng H.X., Zhang M., et al. MtDNA analysis reveals enriched pathogenic mutations in Tibetan highlanders. Sci Rep. 2016;6:31083.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/Eltsov N., Volodko N. New method and new tool for human mtDNA phylogeny reconstruction. Europ. J. Hum. Genet. 2009;17(suppl. 1):298.Eltsov N., Volodko N. New method and new tool for human mtDNA phylogeny reconstruction. Europ. J. Hum. Genet. 2009;17(suppl. 1):298.Elson J.L., Turnbull D.M., Howell N.Comparative genomics and the evolution of human mitochondrial DNA: assessing the effects of selection. Am J Hum Genet. 2004;74(2):229-38.Elson J.L., Turnbull D.M., Howell N.Comparative genomics and the evolution of human mitochondrial DNA: assessing the effects of selection. Am J Hum Genet. 2004;74(2):229-38.Li B., Krishnan V.G., Mort M.E., et al. Automated inference of molecular mechanisms of disease from amino acid substitutions. Bioinformatics. 2009;25(21):2744-2750.Li B., Krishnan V.G., Mort M.E., et al. Automated inference of molecular mechanisms of disease from amino acid substitutions. Bioinformatics. 2009;25(21):2744-2750.Pereira L., Soares P., Radivojac P., Li B., Samuels D.C.Comparing phylogeny and the predicted pathogenicity of protein variations reveals equal purifying selection across the global human mtDNA diversity. Am J Hum Genet. 2011;88(4):433-439. doi:10.1016/j.ajhg.2011.03.006Pereira L., Soares P., Radivojac P., Li B., Samuels D.C.Comparing phylogeny and the predicted pathogenicity of protein variations reveals equal purifying selection across the global human mtDNA diversity. Am J Hum Genet. 2011;88(4):433-439. doi:10.1016/j.ajhg.2011.03.006Kang L., Zheng H.X., Chen F., et al. MtDNA lineage expansions in Sherpa population suggest adaptive evolution in Tibetan highlands. Mol Biol Evol. 2013;30(12):2579-2587.Kang L., Zheng H.X., Chen F., et al. MtDNA lineage expansions in Sherpa population suggest adaptive evolution in Tibetan highlands. Mol Biol Evol. 2013;30(12):2579-2587.Babot M., Birch A., Labarbuta P., Galkin A. Characterisation of the active/de-active transition of mitochondrial complex I. Biochim Biophys Acta. 2014;1837(7):1083-92.Babot M., Birch A., Labarbuta P., Galkin A. Characterisation of the active/de-active transition of mitochondrial complex I. Biochim Biophys Acta. 2014;1837(7):1083-92.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.