L31-транспозоны шестилучевых кораллов (Hexacorallia): распространение, разнообразие и эволюция

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Мобильные генетические элементы (МГЭ) эукариот – ретротранспозоны и ДНК-транспозоны – это нуклеотидные последовательности, способные перемещаться из локуса в локус генома, а также между геномами различных организмов. ДНК-транспозоны L31 являются древней и разнообразной группой, входящей в большую группу IS630/Tc1/mariner. L31-транспозоны не получили широкого распространения и присутствуют у ограниченного числа таксонов. Помимо последовательности, кодирующей DDE/D-транспозазу, L31-транспозоны несут еще одну ОРС (ОРС2). Детальный анализ элементов L31 в геномах шестилучевых кораллов позволил получить подробную информацию о распространении, разнообразии и структуре элементов. Были выявлены две большие группы, L31-duo и L31-uno, отличающиеся и по паттерну каталитического домена и по структуре. В результате реконструкции эволюции L31-транспозонов было предположено, что шестилучевые кораллы получили L31-транспозоны от двустворчатых моллюсков. При этом выщепившаяся группа L31-uno, возможно, была получена моллюсками в результате горизонтального переноса уже от кораллов. Исследования распространения и разнообразия МГЭ у морских беспозвоночных будут способствовать лучшему пониманию процессов эволюции МГЭ и их роли в эволюционной истории видов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. В. Пузакова

Федеральный исследовательский центр “Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского” Российской академии наук

Email: puzakov.mikh@yandex.ru
Россия, Севастополь, 299011

М. В. Пузаков

Федеральный исследовательский центр “Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского” Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: puzakov.mikh@yandex.ru
Россия, Севастополь, 299011

П. М. Пузакова

Филиал Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, в г. Севастополе

Email: puzakov.mikh@yandex.ru
Россия, Севастополь, 299001

Список литературы

  1. Kojima K.K. Structural and sequence diversity of eukaryotic transposable elements // Genes Genet. Syst. 2020. V. 94. № 6. P. 233–252. https://doi.org/10.1266/ggs.18-00024
  2. Wells J.N., Feschotte C.A. Field guide to eukaryotic transposable elements // Annu. Rev. Genet. 2020. V. 54. P. 539–561. https://doi.org/10.1146 annurev-genet-040620-022145
  3. Wicker T., Sabot F., Hua-Van A. et al. A unified classification system for eukaryotic transposable elements // Nat. Rev. Genet. 2007. V. 8. № 12. P. 973–982. https://doi.org/10.1038/nrg2165
  4. Kapitonov V.V., Jurka J. A universal classification of eukaryotic transposable elements implemented in Repbase // Nat. Rev. Genet. 2008. V. 9. P. 411–412. https://doi.org/10.1038/nrg2165-c1
  5. Yuan Y.W., Wessler S.R. The catalytic domain of all eukaryotic cut-and-paste transposase superfamilies // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2011. V. 108. № 19. P. 7884–7889. https://doi.org/10.1073/pnas.1104208108
  6. Arkhipova I.R. Using bioinformatic and phylogenetic approaches to classify transposable elements and understand their complex evolutionary histories // Mob. DNA. 2017. V. 8. № 19. https://doi.org/10.1186/s13100-017-0103-2
  7. Gao B., Wang Y.L., Diaby M. et al. Evolution of pogo, a separate superfamily of IS630-Tc1-mariner transposons, revealing recurrent domestication events in vertebrates // Mob. DNA. 2020. V. 11. № 25.
  8. Shi S., Puzakov M., Guan Z. et al. Prokaryotic and eukaryotic horizontal transfer of Sailor (dd82e), a new superfamily of IS630-Tc1-Mariner DNA-transposons // Biology (Basel). 2021. V. 10. № 10. https://doi.org/10.3390/biology10101005
  9. Puzakov M.V., Puzakova L.V. Structure and evolution of DNA transposons of the L31 superfamily in Bivalves // Mol. Biol. 2024. V. 58. № 1. P. 57–75. https://doi.org/10.1134/S0026893324010114
  10. Shi S., Puzakov M.V., Puzakova L.V. et al. Hiker, a new family of DNA transposons encoding transposases with DD35E motifs, displays a distinct phylogenetic relationship with most known DNA transposon families of IS630-Tc1-mariner (ITm) // Mol. Phylog. Evol. 2023. V. 188. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2023.107906
  11. Aziz R.K., Breitbart M., Edwards R.A. Transposases are the most abundant, most ubiquitous genes in nature // Nucl. Ac. Res. 2010. V. 38. № 13. P. 4207–4217. https://doi.org/10.1093/nar/gkq140
  12. Puzakov M.V., Puzakova L.V., Cheresiz S.V. An Analysis of IS630/Tc1/mariner transposons in the genome of a pacific oyster Crassostrea gigas // J. Mol. Evol. 2018. V. 86. № 8. P. 566–580. https://doi.org/10.1007/s00239-018-9868-2
  13. Dupeyron M., Baril T., Bass C., Hayward A. Phylogenetic analysis of the Tc1/mariner superfamily reveals the unexplored diversity of pogo-like elements // Mob. DNA. 2020. V. 11. № 21. https://doi.org/10.1186/s13100-020-00212-0
  14. Tellier M., Bouuaert C.C., Chalmers R. Mariner and the ITm superfamily of transposons // Microbiol. Spectr. 2015. V. 3. № 2. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.MDNA3-0033-2014
  15. Ivics Z., Izsvák Z. Sleeping Beauty transposition // Microbiol. Spectr. 2015. V. 3. № 2. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.MDNA3-0042-2014
  16. Jahn C.L., Doktor S.Z., Frels J.S. et al. Structures of the Euplotes crassus Tec1 and Tec2 elements: Identification of putative transposase coding regions // Gene. 1993. V. 133. № 1. P. 71–78. https://doi.org/10.1016/0378-1119(93)90226-s
  17. Chen X., Landweber L.F. Phylogenomic analysis reveals genome-wide purifying selection on TBE transposons in the ciliate Oxytricha // Mob. DNA. 2016. V. 7. № 2. https://doi.org/10.1186/s13100-016-0057-9
  18. Dupeyron M., Singh K.S., Bass C., Hayward A. Evolution of Mutator transposable elements across eukaryotic diversity // Mob. DNA. 2019. V. 10. № 12. https://doi.org/10.1186/s13100-019-0153-8
  19. Doak T.G., Witherspoon D.J., Jahn C.L., Herrick G. Selection on the genes of Euplotes crassus Tec1 and Tec2 transposons: Evolutionary appearance of a programmed frameshift in a Tec2 gene encoding a tyrosine family site-specific recombinase // Eukaryot. Cell. 2003. V. 2. № 1. P. 95–102. https://doi.org/10.1128/EC.2.1.95-102.2003
  20. Altschul S.F., Madden T.L., Schäffer A.A. et al. Gapped BLAST and PSI-BLAST: A new generation of protein database search programs // Nucl. Ac. Res. 1997. V. 25. № 17. P. 3389–3402. https://doi.org/10.1093/nar/25.17.3389
  21. Buchan D.W.A., Jones D.T. The PSIPRED protein analysis workbench: 20 years on // Nucl. Ac. Res. 2019. V. 47. P. 402–407. https://doi.org/10.1093/nar/gkz297
  22. Crooks G.E., Hon G., Chandonia J.M., Brenner S.E. WebLogo: A sequence logo generator // Genome Res. 2004. V. 14. № 6. P. 1188–1190. https://doi.org/10.1101/gr.849004
  23. Hoang D.T., Chernomor O., von Haeseler A. et al. UFBoot2: Improving the ultrafast bootstrap approximation // Mol. Biol. Evol. 2018. V. 35. № 2. P. 518–522. https://doi.org/10.1093/molbev/msx281
  24. Kalyaanamoorthy S., Minh B.Q., Wong T.K.F. et al. ModelFinder: Fast model selection for accurate phylogenetic estimates // Nat. Methods. 2017. V. 14. № 6. P. 587–589. https://doi.org/10.1038/nmeth.4285
  25. Yamada K.D., Tomii K., Katoh K. Application of the MAFFT sequence alignment program to large data – Reexamination of the usefulness of chained guide trees // Bioinformatics. V. 32. № 21. P. 3246–3251. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btw4122016
  26. Kumar M., Suleski J.E., Craig A.E. et al. TimeTree 5: An expanded resource for species divergence times // Mol. Biol. Evol. 2022. V. 39(8). https://doi.org/10.1093/molbev/msac174
  27. Wallau G. L., Ortiz M. F., Loreto E. L. Horizontal transposon transfer in eukarya: detection, bias, and perspectives // Genome Biol. Evol. 2012. V. 4. № 8. P. 689–699. https://doi.org/10.1093/gbe/evs055
  28. Melo E.S., Wallau G.L. Mosquito genomes are frequently invaded by transposable elements through horizontal transfer // PLoS Genet. 2020. V. 16(11). https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008946
  29. Blumenstiel J.P. Birth, school, work, death, and resurrection: The life stages and dynamics of transposable element proliferation // Genes (Basel). 2019. V. 10. № 5. https://doi.org/10.3390/genes10050336

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура транcпозонов суперсемейства L31. 1 тпн–1000 пн; КИП/СИП – концевые инвертированные повторы или субконцевые инвертированные повторы; ОРС – открытая рамка считывания, кодирующая транспозазу; ОРС2 – открытая рамка считывания, кодирующая белок с неизвестной функцией.

Скачать (46KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическое разнообразие L31-транспозонов. Графическое представление обобщенных последовательностей фрагмента области второго аспартата каталитического домена транспозазы шестилучевых кораллов указаны справа от дендрограммы. Бутстреп-значения менее 50% на дендрограмме не указаны.

Скачать (261KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Множественное выравнивание последовательностей транспозаз L31-транспозонов шестилучевых кораллов. Названия потенциально-функциональных элементов обозначены полужирным курсивом. α-спирали ДНК-связывающего домена выделены серым. Предполагаемый NLS обозначен полужирным курсивом. Триада DDE каталитического домена показана черным цветом. GPRK-мотив обозначен полужирным и подчеркнут.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Приложение 1
Скачать (275KB)
Метаданные
6. Приложение 2
Скачать (56KB)
Метаданные
7. Приложение 3
Скачать (52KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024