Comrapative analysis of inverted sequences of noncoding region in the mitochondrial DNA of the Baikal sponges (Fam. Lubomirskiidae)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In recent years, mitochondrial DNA (mtDNA) has been used to solve many phylogenetic problems at different taxonomic levels. Previously, the nucleotide sequences of the mitochondrial genomes of the Baikal endemic sponge species of the Lubomirskiidae family have been identified. Their phylogenetic links are still being actively studied, and their systematics is considered to be not definitive. In order to study the mechanisms of speciation and evolution of mtDNA, special attention is paid to the investigations of noncoding DNA. We have studied the characteristics of the organization of the intergenic mtDNA regions in the Baikal sponges on the example of the longest region between the tRNATyr and tRNAIle genes of the species L. baicalensis, S. papyracea, R. echinata, and B. intermedia profundalis. A comparative analysis of the sequences has shown the presence of secondary structures represented by individual hairpins and complex multilevel structures. Based on a comparative analysis of secondary structures, we have suggested their role as both regulative elements and potential mobile elements. We have determined the continuity of these structures among representatives of different genera of the Lubomirskiidae family. The highest similarity in their distribution and localization was found in phylogenetically related species of the Baikal sponges.

About the authors

O. O. Maikova

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: maikova@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

D. D. Balakshin

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Irkutsk State University

Email: maikova@lin.irk.ru
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033; Sukhe-Batora Str., 5, 664011

S. I. Belikov

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: maikova@lin.irk.ru
ORCID iD: 0000-0001-7206-8299
Russian Federation, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

References

  1. Efremova S.M. 2001. Sponges (Porifera). In: Timoshkin O.A. (Ed.), Index of animal species of Lake Baikal fauna and its catchment area. Novosibirsk, pp. 179–192. (in Russian)
  2. Efremova S.M. 2004. Novel genus and novel species of the Lubomirskiidae Rezvoj, 1936 sponge family. In: Timoshkin O.A. (Ed.), Index of animal species of Lake Baikal fauna and its catchment area. Novosibirsk, pp. 1261–1278. (in Russian)
  3. Erpenbeck D., Voigt O., Wörheide G. et al. 2009. The mitochondrial genomes of sponges provide evidence for multiple invasions by Repetitive Hairpin-forming Elements (RHE). BMC Genomics 10: 1–14. doi: 10.1186/1471-2164-10-591
  4. Gazave E., Lapebie P., Renard E. et al. 2010. Molecular phylogeny restores the supra-generic subdivision of homoscleromorph sponges (Porifera, Homoscleromorpha). PLoS ONE 5: 12. e14290. doi: 10.1371/journal.pone.001429
  5. Hofacker I.L. 2003. Vienna RNA secondary structure server. Nucleotide Acids Research 31: 3429–3431. doi: 10.1093/nar/gkg599
  6. Itskovich V., Kaluzhnaya O., Veynberg Y. et al. 2017. Endemic Lake Baikal sponges from deep water. 2: Study of the taxonomy and distribution of deep-water sponges of Lake Baikal. Zootaxa 4236: 335–342. doi: 10.11646/zootaxa.4236.2.8
  7. Jukes T.H., Cantor C.R. 1969. Evolution of protein molecules. In: Munro H.N. (Ed.), Mammalian Protein Metabolism. New York, pp. 21–123.
  8. Kolesnikov A.A., Gerasimov E.S. 2012. Diversity of mitochondrial genome organization. Biochemistry 77: 1424–1435. doi: 10.1134/S0006297912130020
  9. Lavrov D.V. 2010. Rapid proliferation of repetitive palindromic elements in mtDNA of the endemic Baikalian sponge Lubomirskia baicalensis. Molecular Biology and Evolution 27: 757–760. doi: 10.1093/molbev/msp317
  10. Lavrov D.V., Maikova O.O., Pett W. et al. 2012. Small inverted repeats drive mitochondrial genome evolution in Lake Baikal sponges. Gene 505: 91–99. doi: 10.1016/j.gene.2012.05.039
  11. Lavrov D.V., Pett W. 2016. Animal mitochondrial DNA as we do not know it: mt-genome organization and evolution in nonbilaterian lineages. Genome Biology and Evolution 8: 2896–2913. doi: 10.1093/gbe/evw195
  12. Ling W., Xuming Z., Liuwang N. 2011. Organization and variation of mitochondrial DNA control region in pleurodiran turtles. ZOOLOGIA 28: 495–504. doi: 10.1590/S1984-46702011000400011
  13. Lukic-Bilela L., Brandt D., Pojskic N. et al. 2008. Mitochondrial genome of Suberites domuncula: Palindromes and inverted repeats are abundant in non-coding regions. Gene 412: 1–11. doi: 10.1016/j.gene.2008.01.001
  14. Maikova O.O., Stepnova G.N., Belikov S.I. 2012. Variations in noncoding sequences of the mitochondrial DNA in sponges from family Lubomirskiidae. Doklady Biochemistry and Biophysics 442: 46–48. doi: 10.1134/S1607672912010140
  15. Maikova O., Khanaev I., Belikov S. et al. 2015. Two hypotheses of the evolution of endemic sponges in Lake Baikal (Lubomirskiidae). Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research 53: 175–179. doi: 10.1111/.jzs.12086
  16. Paquin B., Laforest M.-J., Lang B.F. 2000. Double-hairpin elements in the mitochondrial DNA of Allomyces: Evidence for Mobility. Molecular Biology and Evolution 17: 1760–1768. doi: 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026274
  17. Wang X., Lavrov D.V. 2008. Seventeen new complete mtDNA sequences reveal extensive mitochondrial genome evolution within the Demospongiae. PLoS ONE 3: 1–11. doi: 10.1371/journal.pone.0002723
  18. Zuker M. 2003. Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Research 31: 3406–3415. doi: 10.1093/nar/gkg595

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Maikova O.O., Balakshin D.D., Belikov S.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».