WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Используя BLAST (алгоритм blastn) был проведен поиск non-LTR ретро-транспозонов подобных MacCR1A и MacCR1B в последовательностях других организмов. Положительный сигнал был получен только при сравнении элементов MacCR1B с геномными последовательностями тутового шелкопряда Bombyx mori. Сходство MacCR1B элементов с некоторыми фрагментами генома B. mori составляло более 96% на нуклеотидном уровне. Элемент BmCR1B (Bombyx mori CR1B) был реконструирован на основе сравнения геномных фрагментов.

Сходство BmCR1B с MacCR1B элементами составляло в среднем 96.1% на нуклеотидном уровне и 95% на аминокислотном. В тоже время, сходство с MacCR1A составляло 73.5% последовательности ДНК и 89% белковой последовательности. Столь высокое сходство BmCR1B и MacCR1B трудно объяснить вертикальной эволюцией элементов. Однако, высокого сходства последовательностей недостаточно для привлечения горизонтального переноса в качестве объяснения наблюдаемого явления (Malik et al. 1999). Дополнительными критериями могут быть данные о распространении элементов у близкородственных видов и скорость эволюции других кодирующих последовательностей (не мобильных элементов).

Рис. 3. Филогенетическое древо 9-ти надсемейств отряда Lepidoptera. Результаты ПЦР-анализа, показывающие присут-ствие CR1A и CR1B семейств.

Для исследования рас-пространения CR1A и CR1B семейств ретроэлементов были выбраны специфические прай-меры, ПЦР амплификация с которыми позволяла бы детектировать определенное се-мейство. Было выбрано 17 пред-ставителей отряда Lepidoptera, подотряда Ditrysia. В первую очередь, в анализ были включены несколько близкородственных к Maculinea видов из того же се-мейства Lycaenidae: Scolitantides orion, Shijimaeoides divina и Plebejus argus; а также один представитель Oberthueria caeca семейства Bombycidae, к которому отно-сится Bombyx mori. Согласно современным представ-лениям, семейство Lycaenidae входит в состав надсемейства Papilionoidea, в котором среди прочих выделяют также семейства Pieridae, Nymphalidae и Satyridae. Представители этих семейств также были включены в анализ. Кроме того, дополнительно было исследовано семь других надсемейств (рис. 3).

Специфические праймеры для CR1A семейства дали положительный сигнал при амплификации только с ДНК видов принадлежащих семейству Lycaenidae: S. orion, Sh. divina и P. argus. Представители двух родов Scolitantides и Shijimaeoides считаются эволюционно наиболее близкими к роду Maculinea среди представленных в данном исследовании (Als et al. 2004).

Результаты ПЦР анализа распределения CR1B семейства показали, что CR1B элементы помимо B. mori и видов рода Maculinea присутствуют также в геноме Oberthueria caeca. Ни одно из других семейств, кроме Bombycidae (и собственно Maculinea из Lycaenidae) не показало наличие элементов CR1B семейства. Неравномерное распределение CR1B семейства, его присутствие в геномах двух представителей Bombycidae и наличие у рода Maculinea в составе семейства Lycaenidae, дополнительное свидетельство в пользу горизонтального переноса CR1B элемента. Кроме того, так как CR1B элемент присутствует в геномах двух представителей семейства Bombycidae, которые по некоторым данным разошлись более 10 млн. лет назад (Дубатолов В., личное сообщение), можно предположить, что перенос произошел от Bombycidae к общему предку Maculinea, который существовал около 5 млн. лет назад (Als et al. 2004). Время расхождения двух семейств Bombycidae и Lycaenidae составляет 140 млн. лет (Gaunt and Miles 2002).

Дополнительным критерием для определения горизонтального переноса может служить сравнение расхождения аминокислотных последовательностей генов и мобильных элементов. Горизонтальные перенос может быть обнаружен, если скорость накопления замен в последовательностях мобильных элементов окажется ниже, чем для функциональных генов (Zupunski et al. 2001).

Ген фактора элонгации (EF-1) единственный ген ядерной ДНК Maculinea доступный в базах данных. Необходимо заметить, что EF-1 один из самых консервативных генов эукариот, используемый для исследований эволюционных отношения на высоких таксономических уровнях (Brower and DeSalle 1994). Сравнение аминокислотных последовательности EF-1 из Maculinea и Bombyx показало, что количество замен на единицу длины для EF-1 Bombyx / EF-1 Maculinea и BmCR1B / MacCR1B примерно одинаково (2.7%).

Механизм горизонтального переноса неизвестен. Предполагается, что в этом процессе могут участвовать некие промежуточные “хозяева”-вектора, такие как бактерии, внутриклеточные паразиты, симбионты, вирусы и другие потенциальные переносчики. Направление горизонтального переноса также остается под вопросом. Маловероятно, что перенос произошел независимо и одновременно в представителей двух далеких таксонов из некого третьего организма. С другой стороны, CR1B семейство присутствует у представителей двух родов семейства Bombycidae, Bombyx mori и Oberthueria caeca, и только у одного рода семейства Lycaenidae и, судя по всему, отсутствует у близкородственных родов Scolitantides и Shijimaeoides. Можно предположить, что перенос произошел от представителя семейства Bombycidae в общего предка видов рода Maculinea, то есть примерно 5-10 млн. лет назад (Als et al. 2004).

Поиск LTR ретротранспозонов в полных геномных последовательностях эукариот.

Совместно с программистами компании UniPro (Новосибирск) был разработан биоинформатический подход для поиска мобильных элементов в геномных последовательностях. Этот подход был применен для скрининга геномов организмов из различных таксономических групп царства грибов (Fungi) и царства животных (Animalia): аскомицетов из грибов; нематод, членистоногих и хордовых из царства животных (Таблица 1). В общей сложности, проведенный in silico анализ позволил выявить 19 новых LTR ретротранспозонов в геномах 7 эукариотических организмов, в том числе и в тех, которые были исследованы ранее. Более детальный, чем для других организмов, анализ был проведен для представителей царства грибов. Геномы грибов относительно небольшие, от 2 до 45 млн.п.н. (Woestemeyer and Kreibich 2002), что делает их очень удобным объектом для геномных исследований.

Таблица 1. Список исследованных видов эукариот, их таксономия и группы LTR ретротранспозонов.

Царство / Тип

Вид

PV

Bel

Dirs

MV

Новых LTR

Fungi / Ascomycota

Aspergillus fumigatus

.

.

.

+(2)

2

Aspergillus nidulans

.

.

.

+(2)

2

Animalia / Nematoda

Caenorhabditis briggsae

.

+(1)

+(1)

+(2)

4

Brugia malayi

.

+(1)

.

.

1

Animalia / Arthropoda

Aedes aegypti

+

+(1)

.

+(5)

6

Animalia / Chordata

Ciona intestinalis

.

+(1)

.

+(2)

3

Danio rerio

+

+

+

+(1)

1

“+” - были обнаружены LTR ретротранспозоны данной группы; числа в скобках соответствуют количеству обнаруженных новых элементов; PV и MV – Pseudoviridae и Metaviridae, соответственно.

LTR ретротранспозоны в геномах Aspergillus fumigatus и Aspergillus nidulans.

Поиск LTR ретротранспозонов in silico в двух геномах представителей рода Aspergillus: A. fumigatus и A. nidulans, выявил существенные различия в составе семейств ретротранспозонов между исследованными видами. Единственное семейство, представленное элементами Dane3 и Afut4, присутствует у обоих видов, все остальные семейства являются видоспецифичными. В то же время, Dane1 и Dane2 (Nielsen et al. 2001), не обнаруженные у исследованной линии A. nidulans FGSC A4, формируют на филогенетическом древе единое семейство с Afut2 элементом из A. fumigatus (рис. 4).

Четыре семейства LTR ретротранспозонов присутствуют в геноме A. fumigatus, два из которых были обнаружены ранее (Neuveglise et al. 1996; Paris and Latge 2001), а два – Afut3 и Afut4 – описаны впервые. Семейства отличаются по копийности элементов. Так, Afut3 и Afut4 являются низкокопийными, в то время как Afut1 и Afut2 представлены десятками копий на геном. Подавляющее большинство элементов представляют собой нарушенные копии.

Два семейства элементов были найдены у A. nidulans дополнительно к уже описанным элементам Dane1 и Dane2 (Nielsen et al. 2001). В отличие от A. fumigatus, в геноме которого отсутствуют копии ретротранспозонов с ненарушенными кодирующими частями, для элемента Dane4 из A. nidulans было выявлено наличие целостных копий. Большое число нарушенных копий, как результат множественных транзиций C:G на T:A, может свидетельствовать о направленной инактивации ретроэлементов у исследованных видов Aspergillus.

Рис. 4. Филогенетическое древо (NJ) LTR ретротранспозонов группы Metaviridae. Для каждого элемента, за названием вида-хозяина следует номер последовательности в GenBank базе данных или имя локуса (locus name) согласно Repbase.

Гомолог-зависимая инактивация LTR ретротранспозонов Aspergillus fumigatus и Aspergillus nidulans.

Метилирование ДНК – один из эпигенетических механизмов регуляции активности генов эукариот. В результате гиперметилирования происходит инактивация повторяющихся последовательностей, в том числе и мобильных элементов (Kricker et al. 1992). Инактивация повторяющихся последо-вательностей или гомолог-зависимая инактивация генов на сегодняшний день известна для множества эукариотических организмов – грибов, растений и животных (Colot and Rossingol 1999; Selker 1999; Faugeron 2000; Galagan and Selker 2004).

Один из механизмов гомолог-зависимой инактивации, отличающийся от простого гиперметилирования и приводящий к необратимым изменениям геномной последовательности, обнаружен у N. crassa. Мутагенез, индуци-рованный повторяющимися последовательностями (RIP – repeat induced point mutations) характеризуется транзициями C:G на T:A в повторенных последовательностях (Selker 1999; Galagan and Selker 2004). Как показывают исследования N. crassa, более чем 30% C:G пар в динуклеотидах CpA в обеих дуплицированных последовательностях могут быть подвержены мутагенезу за один пассаж (Galagan and Selker 2004).

Предполагая, что мобильные элементы A. fumigatus и A. nidulans находятся или находились под действием механизмов, схожих с RIP инактивацией N. crassa (Galagan and Selker 2004), был проведен RIP-анализ, который включал в себя: (1) сравнительный анализ нескольких копий элементов для каждого из семейств; (2) подсчет частот встречаемости динуклеотидов CpG, CpA, TpG и TpA для каждой из копий; (3) сравнение частот встречаемости динуклеотидов в последовательностях мобильных элементов и структурных генов. Предполагается, что структурные гены не являются мишенями RIP инактивации, а значит, существенные отличия между структурными генами и мобильными элементами будут свидетельствовать об изменениях нуклеотидного состава последних.

Анализ последовательностей копий мобильных элементов и структурных генов A. fumigatus и A. nidulans показал существенные различия в частотах встречаемости CpG динуклеотидов между ретротранспозонами и структурными генами.

Ранее предполагалось, что мишенями для мутагенеза повторенных после-довательностей у A. fumigatus являлись CpG динуклеотиды (Neuveglise et al. 1996; Paris and Latge 2001). Однако, проведенный в данном исследовании анализ показывает, что Afut1 и Afut2 последовательности имеют существенный дефицит не только по CpG, но и по CpA+TpG динуклеотидам в сравнении с функциоанльными генами (рис. 5).

Рис. 5. Бокс-плот частот встречаемости CpG, TpA, CpG и TpG сайтов для Afut1 и Afut2 в сравнении с функциональными генами.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»