COMPARATIVE BIOINFORMATIC ANALYSIS OF PRIMARYAMINO ACID SEQUENCES OFANGIOTENSIN II RECEPTOR TYPE 1 OF HUMANSAND VARIOUS ANIMALS

Full Text

Angiotensin II receptor type 1, comparative bioinformatic analysis, primary amino acid sequences, Ангиотензин (АТ II) является мультифункциональным гормоном, который играет ключевую роль в регуляции артериального давления и сердечно-сосудистого гомеостаза [8, 9]. Его действие осуществляется при помощи, по меньшей мере, двух типов рецепторов - 1-го типа (AGTR1) и 2-го типа (AGTR2). Дополнительно были идентифицированы другие типы ангиотензиновых рецепторов, которые могут участвовать в распознавании других фрагментов ангиотензиновых пептидов, однако к настоящему времени только AGTR1 и AGTR2 были выделены у человека и животных. Большинство известных эффектов АТ II, такие как вазоконстрикция, облегчение симпатической передачи, стимуляция секреции альдостерона и активация клеточного роста, осуществляются с помощью AGTR1 [5, 6]. Ген, кодирующий 1 тип рецепторов, предположительно, является главным посредником в развитии большинства сердечно-сосудистых эффектов АТ II [2]. К настоящему времени выделены, клонированы и охарактеризованы AGTR1 человека и некоторых животных, в том числе мыши, крысы, быка и др. [5, 8]. Для одиннадцати видов млекопитающих: человек, крыса, мышь, собака, бык, кролик, овца, морская свинка, шимпанзе, свинья, лошадь полностью расшифрована первичная структура AGTR1 (база данных UniProt). Современные базы данных (UniProt) и компьютерные программы (BLAST, Clustal) обеспечивают исследователей необходимыми функциональными возможностями для проведения сравнительного анализа первичных структур белков с целью обнаружения в них сходных аминокислотных последовательностей. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Провести анализ схожести данного рецептора у человека в сравнении с различными животными. Выявить наиболее похожий AGTR1 у различных животных с данным рецептором у человека. Определить самое подходящее лабораторное животное для тестов по фармакологическому поиску in vitro различных лигандов, обладающих сродством к AGTR1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Первичные последовательности были взяты из базы данных UniProt [10]. Использованы первичные последовательности AGTR1 для 16 животных: крысы (код белка в UniProt P25095), кролика (P34976), овцы (O77590), морской свинки (Q9WV26), быка (P25104), курицы (P79785), индейки (P33396), собаки (P43240), монгольской полевки (O35210), мыши (P29754), африканской лягушки (P32303), лошади (F7D1 N0), мухолов-ки-белошейки (U3KLD4), сибаса (E6ZIX3), бычьей лягушки (E0D5D2), утки (R0JNG8). Для попарного сравнения этих первичных последовательностей счеловеческой (P30556)использовали программу ClustalX2 [4] и систему BLAST [3]. ClustalX2 - программа, используемая для множественного выравнивания последовательностей. Множественное выравнивание последовательностей («multiple sequence alignment») представляет собой выравнивание двух и более аминокислотных последовательностей [7]. В качестве исходных данных в программе использовались первичные последовательности, которые, Выпуск 1 (57). 2016 59 ЩЩПрЙ предположительно, являлись гомологичными. Выравнивание помогало сделать явной гомологию входных последовательностей (рис. 1). Рис. 1. Результат выравнивания первичных последовательностей человека и сибаса. Аминокислоты выделяются различными цветами. «*» - идентичные аминокислоты (полное совпадение), «:» - сильно похожие аминокислоты, «.» - слабо похожие аминокислоты, «-» - совсем непохожие аминокислоты («гэппы») В данной программе сохранение результатов попарного сравнения производилось в файле формата .dnd. В нем содержится оценка сходства последовательностей (рис. 2). Файл Правка Формат Вид Справка (sp|P30556|AGTR1_HUMAN:0.25723,trIE6ZIX3IE6ZIX3_DICLA:О.25723); Рис. 2. Оценка сходства первичных последовательностей AGTR1 человека и сибаса Далее с помощью системы BLAST (модуль BLASTP) были найдены показатели сходства между последовательностями. В программе попарно сравнивали первичные последовательности и вычисляли показатели сходства и статистическую значимость полученных выравниваний (рис. 3). Показатели вычислений BLAST и Clustal подвергли ранговой оценке. Затем были вычислены средние значения рангов параметров BLAST. Конечным результатом, по которому делается вывод о наиболее идентичном строении рецептора у животных по сравнению с рецептором у человека, является полусумма ранговых оценок, полученных в системах BLAST и Clustal. Max Total Query Е , Ident Accession score score cover value 356 356 92% 3e-125 50% Query_151717 Рис. 3. Параметры оценки сходства белков в системе BLAST (модуль BLAST P): Max score - битовая оценка сходства пары сегментов с максимальным сходством, Total score - общая битовая оценка сходства двух выровненных последовательностей; Query cover - процент покрытия целевой последовательности сравниваемой последовательностью; E - шанс различия двух последовательностей; Ident - процент аминокислот в целевой последовательности, идентичных аминокислотам в сравниваемой последовательности, Accession - номер записи целевого белка в базе данных BLAST Статистически достоверно сходные или различные пары последовательностей выявляли путем построения 95%-го доверительного интервала для медианы [1] в ряду упорядоченных значений оценок сходства. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Все показатели вычислений BLAST и Clustal были занесены в таблицу Microsoft Excel 2007. Результаты вычислений показали, что наиболее сходной структурой AGTR1 с таковой у человека обладает кролик. Также статистически достоверно сходными с AGTR1 человека являются следующие виды животных (табл.): Результаты сравнения первичных аминокислотных последовательностей рецептора типа 1 к ангиотензину II человека с различными животными Организм BLAST Clustal Ранги Среднее Ранг Max score Gen score Quality, % E Ident, % Max score Gen score Qua lity E Ident BLAST Clustal Общее Кролик 721 721 100 0 98 0,011142 1 1 1 1 1 1,0 1 1,0* Свинья 711 711 100 0 96 0,020891 2 2 1 1 2 1,6 2 1,8* Бык 707 707 100 0 95 0,023677 3 3 1 1 4 2,4 2 2,7* Крыса 704 704 100 0 95 0,026462 4 4 1 1 4 2,6 4 3,4* Собака 697 697 100 0 95 0,02646 8 8 1 1 4 2,8 4 4,2 Овца 700 700 100 0 94 0,027855 6 6 1 1 8 4,4 6 5,2 Мышь 702 702 100 0 94 0,027855 5 5 1 16 8 7,0 6 6,5 Монгольская полевка 699 699 100 0 93 0,03482 7 7 1 1 11 5,4 8 6,7 Лошадь 699 699 100 0 94 0,036313 9 9 1 1 8 5,6 9 7,3 Курица 552 552 100 0 96 0,121170 10 10 1 1 2 4,8 10 7,4 Индейка 552 552 100 0 76 0,121170 10 10 1 1 12 6,8 10 8,4 Утка 541 541 100 0 95 0,12535 13 13 1 1 4 6,4 12 9,2 Мухоловкабелошейка 546 546 100 0 75 0,13092 12 12 1 15 13 10,6 13 11,8** Бычья лягушка 483 483 99 5,00E- 175 63 0,1922 14 14 14 1 14 11,4 14 12,7** Африканская лягушка 462 462 96 0 63 0,19916 15 15 15 1 15 12,0 15 13,5** Сибас 356 356 92 3,00E-125 50 0,25723 16 16 16 14 16 15,6 16 15,8** *Статистически самые похожие животные; ** статистически самые не похожие животные. 60 Выпуск 1 (57). 2016 свинья, бык, крыса. По результатам вычислений можно сделать вывод о том, что лиганды, проявляющие высокий аффинитет к AGTR1 человека, будут также активно взаимодействовать с AGTR1 кролика, свиньи, быка и крысы. Статистически достоверно отличаются от человеческой структуры AGTR1 следующих животных: му-холовка-белошейка, бычья лягушка, африканская лягушка, сибас. Возможно, что лиганды проявляющие высокий аффинитет к AGTR1 человека? будут слабо взаимодействовать с AGTR1 вышеуказанных животных. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Был проведен биоинформационный анализ попарного сходства первичных последовательностей AGTR1 человека и различных животных. На основании полученных данных сделали вывод о том, что кролик, свинья, бык и крыса обладают наиболее схожим строением AGTR1 с данным рецептором у человека. Так, по результатам исследования, для проведения тестов по фармакологическому поиску in vitro различных лигандов, обладающих сродством к AGTR1, самым подходящим лабораторным животным является кролик.

About the authors

A. A. Brigadirova

Volgograd State Medical University; Volgograd Medical Research Centre

Email: a.brigadirova@gmail.com

A. S. Nagikh

Volgograd State Medical University

P. M. Vassiliev

Volgograd State Medical University

References

Supplementary files