Везде

ОБНГенетика Russian Journal of Genetics

  • ISSN (Print) 0016-6758
  • ISSN (Online) 3034-5103

ЭВОЛЮЦИОННАЯ ДИНАМИКА И ТРАНСКРИПЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ ДНК ТРАНСПОЗОНОВ Te1/mariner ТИХООКЕАНСКОЙ УСТРИЦЫ Magallana gigas (Thunberg, 1793)

Вы можете
Код статьи
S3034510325100064-1
DOI
10.7868/S3034510325100064
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Пузакова Л.В.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского» Российской академии наук
Пузаков М.В.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского» Российской академии наук
Улупова Ю.Н.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского» Российской академии наук
Осипова А.С.
  • Аффилиация: Федеральный исследовательский центр «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского» Российской академии наук
Том/ Выпуск
Том 61 / Номер выпуска 10
Страницы
62-77
Аннотация
Надсемейство ДНК-транспозонов является одним из наиболее распространенных среди эукариот. В работе изучены эволюционная динамика и транскрипционная активность элементов Te1/mariner у разных особей тихоокеанской устрицы (Thunberg, 1793). Анализ транскрипционной активности показал, что ген транспозазы экспрессируется более чем у половины транспозонов , причем в отдельных случаях на высоком уровне. Также зафиксированы проявления зависимости уровня активности гена от условий среды, стадий развития и тканей. Данные по эволюционной динамике показали, что несмотря на наличие потенциально-функциональных копий более чем у половины транспозонов , лишь единичные элементы проявляли транспозиционную активность в недалеком прошлом. Рассматриваются следующие варианты: 1) активность транспозонов устрицы жестко подавляется РНК-интерференцией и чтобы преодолеть ее давление, необходимы более экстремальные и (или) продолжительные воздействия стрессоров; 2) в ходе эволюции транспозоны устрицы накопили мутации, которые внешне не изменили белок, но ослабили или сделали нефункциональными ДНК-связывающий и (или) каталитический домены, поэтому промоторы еще активны (идет транскрипция), но транспозаза не способна осуществлять транспозицию. Поскольку отдельные элементы постоянно находятся в транскрипционно-активном состоянии, вполне возможно, что сочетание благоприятных факторов может привести к транспозициям элементов. Исследование эволюционной динамики МГЭ на внутривидовом уровне способствует пониманию механизмов эволюции и генетической структуры популяций.
Ключевые слова
мобильные генетические элементы ДНК-транспозоны Te1/mariner тихоокеанская устрица Crassostrea gigas Magallana gigas генетическое разнообразие эволюционная динамика
Дата публикации
01.10.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
16

Библиография

  1. 1. Frost L.S., Leplae R., Summers A.O., Toussaint A. Mobile genetic elements: The agents of open source evolution // Nat. Rev. Microbiol. 2005. V. 3. № 9. P. 722–732. https://doi.org/10.1038/nrmicro1235
  2. 2. Kidwell M.G., Lisch D.R. Perspective: Transposable elements, parasitic DNA, and genome evolution // Evolution. 2001. V. 55. № 1. P. 1–24. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2001.tb01268.x
  3. 3. Gao B., Wang Y., Diaby M. et al. Evolution of pogo, a separate superfamily of IS630-Tc1-mariner transposons, revealing recurrent domestication events in vertebrates // Mobile DNA. 2020. V. 11. P. 25. https://doi.org/10.1186/s13100-020-00220-0
  4. 4. Kidwell M.G. Transposable elements and the evolution of genome size in eukaryotes // Genetica. 2002. V. 115. № 1. P. 49–63. https://doi.org/10.1023/a:1016072014259
  5. 5. Guo B., Zou M., Gan X., He S. Genome size evolution in pufferfish: An insight from BAC clone-based Diodon holocanthus genome sequencing // BMC Genomics. 2010. V. 11. https://doi.org/10.1186/1471-2164-11-396
  6. 6. De Koning A.P., Gu W., Castoe T.A. et al. Repetitive elements may comprise over two-thirds of the human genome // PLoS Genet. 2011. V. 7. № 12. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1002384
  7. 7. Bourque G., Burns K.H., Gehring M. et al. Ten things you should know about transposable elements // Genome Biology. 2018. V. 19. № 1. P. 199. https://doi.org/10.1186/s13059-018-1577-z
  8. 8. Piacentini L., Fanti L., Speechia V. et al. Transposons, environmental changes, and heritable induced phenotypic variability // Chromosoma. 2014. V. 123. № 4. P. 345–354. https://doi.org/10.1007/s00412-014-0464-y
  9. 9. Koga A., Iida A., Hori H. et al. Vertebrate DNA transposon as a natural mutator: The medaka fish Tol2 element contributes to genetic variation without recognizable traces // Mol. Biol. Evol. 2006. V. 23. № 7. P. 1414–1419. https://doi.org/10.1093/molbev/msl003
  10. 10. Timmons C.M., Shazib S.U.A., Katz L.A. Epigenetic influences of mobile genetic elements on ciliate genome architecture and evolution // J. Eukaryot. Microbiol. 2022. V. 69. № 5. https://doi.org/10.1111/jeu.12891
  11. 11. Sinzelle L., Izsvák Z., Ivics Z. Molecular domestication of transposable elements: From detrimental parasites to useful host genes // Cell. Mol. Life Sci. 2009. V. 66. № 6. P. 1073–1093. https://doi.org/10.1007/s00018-009-8376-3
  12. 12. Kojima K.K. Structural and sequence diversity of eukaryotic transposable elements // Genes Genet. Syst. 2020. V. 94. P. 233–252. https://doi.org/10.1266/ggs.18-00024
  13. 13. Hotopp J.C.D., Clark M.E. Mобильные элементы как потенциальные векторы горизонтального переноса генетической информации в системах паразит–хозяин // Труды ЗИН. 2009. V. 313. № 3. P. 283–296. https://doi.org/10.31610/trudyzin/2009.313.3.283
  14. 14. Feschotte C., Pritham E.J. DNA transposons and the evolution of eukaryotic genomes // Annu. Rev. Genet. 2007. V. 41. P. 331–368. https://doi.org/10.1146/annurev.genet.40.110405.090448
  15. 15. Diaby M., Guan Z., Shi S. et al. Revisiting the Tigger transposon evolution revealing extensive involvement in the shaping of mammal genomes // Biology. 2022. V. 11. № 6. https://doi.org/10.3390/biology11060921
  16. 16. 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
  17. 17. 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
  18. 18. 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. Phylogenet. Evol. 2023. V. 188. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2023.107906
  19. 19. Пузаков М.В., Пузакова Л.В. Структура и эволюция ДНК-транспозонов надсемейства L31 двустворчатых моллюсков // Мол. биология. 2024. Т. 58. № 1. С. 54–72. https://doi.org/10.31857/S0026898424010051
  20. 20. Пузакова Л.В., Пузаков М.В., Пузакова Л.М. L31-транспозоны шестилучевых кораллов (Hexacorallia): распространение, разнообразие и эволюция // Генетика. 2024. Т. 60. № 6. С. 22–30. https://doi.org/10.31857/S0016675824060027
  21. 21. Liu Y., Zong W., Diaby M. et al. Diversity and evolution of pogo and Tc1/mariner transposons in the Apoidea genomes // Biology. 2021. V. 10. https://doi.org/10.3390/biology10090940
  22. 22. Wang S., Diaby M., Puzakov M. et al. Divergent evolution profiles of DD37D and DD39D families of Tc1/mariner transposons in eukaryotes // Mol. Phylogenet. Evol. 2021. V. 161. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2021.107143
  23. 23. Dupeyron M., Baril T., Bass C., Hayward A. Phylogenetic analysis of the Tc1/mariner superfamily reveals the unexplored diversity of pogo-like elements // Mobile DNA. 2020. V. 11. P. 21. https://doi.org/10.1186/s13100-020-00212-0
  24. 24. Ivics Z., Hackett P.B., Plasterk R.H., Izsvák Z. Molecular reconstruction of Sleeping Beauty, a Tc1-like transposon from fish, and its transposition in human cells // Cell. 1997. V. 91. № 4. P. 501–510. https://doi.org/10.1016/s0092-8674 (00)80436-5
  25. 25. Plasterk R.H., Izsvák Z., Ivics Z. Resident aliens: The Tc1/mariner superfamily of transposable elements // Trends in Genetics. 1999. V. 15. № 8. P. 326–332. https://doi.org/10.1016/s0168-9525 (99)01777-1
  26. 26. Shao H., Tu Z. Expanding the diversity of the IS630-Tc1-mariner superfamily: Discovery of a unique DD37E transposon and reclassification of the DD37D and DD39D transposons // Genetics. 2001. V. 159. № 3. P. 1103–1115. https://doi.org/10.1093/genetics/159.3.1103
  27. 27. Zhang H.H., Li G.Y., Xiong X.M. et al. TRT, a vertebrate and protozoan Tc1-like transposon: Current activity and horizontal transfer // Genome Biol. and Evol. 2016. V. 8. № 9. P. 2994–3005. https://doi.org/10.1093/gbe/evw213
  28. 28. Shen D., Gao B., Miskey C. et al. Multiple invasions of visitor, a DD41D family of Tc1/mariner transposons, throughout the evolution of vertebrates // Genome Biol. and Evol. 2020. V. 12. № 7. P. 1060–1073. https://doi.org/10.1093/gbe/evaa135
  29. 29. Пузаков М.В., Пузакова Л.В. Распространенность, разнообразие и эволюция ДНК-транспозонов L18 (DD37E) в геномах стрекающих (Cnidaria) // Мол. биология. 2022. Т. 56. № 3. С. 476–490. https://doi.org/10.31857/S0026898422030120
  30. 30. Xiang K., Puzakov M., Shi S. et al. Mosquito (MS), a DD37E family of Tc1/Mariner, displaying a distinct evolution profile from DD37E/TRT and DD37E/L18 // Genes. 2023. V. 14. № 7. https://doi.org/10.3390/genes14071379
  31. 31. Bleykasten-Grosshans C., Fabrizio R., Friedrich A., Schacherer J. Species-wide transposable element repertoires retrace the evolutionary history of the Saccharomyces cerevisiae host // Mol. Biol. Evol. 2021. V. 38. № 10. P. 4334–4345. https://doi.org/10.1093/molbev/msab171
  32. 32. Bleykasten-Grosshans C., Neuvéglise C. Transposable elements in yeasts // Comptes Rendus Biol. 2011. V. 334. № 8–9. P. 679–686. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2011.05.017
  33. 33. Пузакова Л.В., Пузаков М.В. Zvezda – новое подсемейство Tc1-подобных транспозонов в геномах Asterozoa // Генетика. 2022. Т. 58. № 2. С. 137–147. https://doi.org/10.31857/S001667582201009X
  34. 34. Puzakov M.V., Puzakova L.V., Shi S., Cheresiz S.V. maf and mosquito transposons in cnidarians: Evolutionary history and intraspecific differences // Funct. and Integr. Genomics. 2023. V. 23. № 3. P. 15. https://doi.org/10.1007/s10142-023-01175-0
  35. 35. 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
  36. 36. 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. Acids Res. 1997. V. 25. № 17. P. 3389–3402. https://doi.org/10.1093/nar/25.17.3389
  37. 37. 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 // Bioinform. 2016. V. 32. № 21. P. 3246–3251. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btw412
  38. 38. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M. Unipro UGENE: A unified bioinformatics toolkit // Bioinform. 2012. V. 28. № 8. P. 1166–1167. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts091
  39. 39. Bray N.L., Pimentel H., Meisted P., Pachter L. Near-optimal probabilistic RNA-seq quantification // Nat. Biotechnol. 2016. V. 34. № 5. P. 525–527. https://doi.org/10.1038/nbt.3519
  40. 40. Almeida M.V., Vernaz G., Putman A.L., Miska E.A. Taming transposable elements in vertebrates: From epigenetic silencing to domestication // Trends in Genet. 2022. V. 38. № 6. P. 529–553. https://doi.org/10.1016/j.tig.2022.02.009
  41. 41. Loubalova Z., Konstantinidou P., Haase A.D. Themes and variations on piRNA-guided transposon control // Mobile DNA. 2023. V. 14. № 1. P. 10. https://doi.org/10.1186/s13100-023-00298-2
  42. 42. Юрченко Н.Н., Коваленко Л.В., Захаров И.К. Мобильные генетические элементы: нестабильность генов и геномов // Вавил. журн. генетики и селекции. 2011. V. 15. № 2. P. 261–270.
  43. 43. Grundy E.E., Diab N., Chiappinelli K.B. Transposable element regulation and expression in cancer // The FEBS J. 2022. V. 289. № 5. P. 1160–1179. https://doi.org/10.1111/febs.15722
  44. 44. Schwarz R., Koch P., Wilbrandt J., Hoffmann S. Locus-specific expression analysis of transposable elements // Brief. Bioinform. 2022. V. 23. № 1. https://doi.org/10.1093/bib/bbab417
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека