Доменная организация мобильных генетических элементов в 1-й хромосоме крупного рогатого скота

Доменная организация мобильных генетических элементов в 1-й хромосоме крупного рогатого скота

Автор: Глазко В.И., Скобель О.И., Косовский Г.Ю., Глазко Т.Т.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Структура генома и генетическое разнообразие

Статья в выпуске: 4 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

Организация генома крупного рогатого скота (КРС), его «геномный ландшафт», в последние годы привлекает особое внимание в связи со сложностью решения задач геномной селекции - использования полилокусных генотипов для ускорения и упрощения селекционной работы. Накоплены данные, свидетельствующие о высокой скорости эволюции различных геномных элементов и выраженности их структурно-функционального полиморфизма (L. Chen с соавт., 2017). Около 50 % всех нуклеотидных последовательностей в геноме крупного рогатого скота представлено диспергированными повторами (R.L. Tellam с соавт., 2009), некоторые из них образуют консервативные внутригеномные домены при совместной локализации (D.L. Adelson с соавт., 2009). Особенности распределения консервативных и вариабельных доменов в геномах крупного рогатого скота до сих пор недостаточно исследованы, несмотря на их важность для решения задач контроля и управления генетическими ресурсами. В настоящей работе с использованием базы данных мобильных генетических элементов программы RepeatMasker (A.F.A. Smit с соавт., http://repeatmasker.org) и аналитической программы Integrated Genome Browser (J.W. Nikol с соавт., 2009) выполнен анализ доменной организации мобильных генетических элементов и продуктов их рекомбинаций в нуклеотидных последовательностях (13436028 п.н.) 1-й хромосомы КРС. Обнаружено, что в исследованном участке наиболее часто встречались элементы SINE/tRNA-Core-RTE, LINE/RTE-BovB, LINE/L1 и LTR/ERV. Их взаимная локализация представляет собой сложную структуру. Чаще всего наблюдались двучленные ассоциации SINE и LINE, SINE/tRNA-Core-RTE и LTR/EVR, (LTR/ERVK)/(LINE/RTE-BovB) и (LTR/ERVK)/LINE/L1). Последние два варианта служат основой для образования трехчленных кластеров - (LINE/RTE-BovB)/(BTLTR1)/(LINE/RTE-BovB) и (LINE/L1)/(BTLTR1J)/(LINE/L1), причем другие ретротранспозоны такие трехчленные кластеры фактически не формируют. Было выявлено некоторое смещение (относительно повышенной плотности локализации) этих трехчленных кластеров к дистальному концу исследованного участка 1-й хромосомы. С помощью программы Integrated Genome Browser мы определили расположение трехчленных продуктов рекомбинаций между LINE и LTR ERV по отношению к структурным генам. Оказалось, что 34 такие конструкции локализуются в 12 структурных генах (остальные - в межгенных пространствах), причем в основном по 10 и 12 копий в двух генах - grik1 и арр, тесно связанных у млекопитающих с функцией центральной нервной системы. Тот факт, что в каждом из этих двух генов трехчленная конструкция (LINE/RTE-BovB)/(BTLTR1)/(LINE/RTE-BovB) была представлена девятью копиями, а конструкцию (LINE/L1)/(BTLTR1J)/(LINE/L1) обнаружили в одной копии в grik1 и в трех - в арр, дает основание считать указанные гены древними мишенями для встроек и сохранения мобильных генетических элементов. Следует отметить, что (LINE/L1)/(BTLTR1J)/(LINE/L1) выявили только в этих двух генах, но не обнаружили в остальных 10, где присутствовал продукт рекомбинации (LINE/RTE-BovB)/(BTLTR1)/(LINE/RTE-BovB). Особенности распределения продуктов рекомбинаций между LINE и LTR ERV по исследованному участку 1-й хромосомы и их локализация в структурных генах позволяют предполагать возможное присутствие в них специфических структурно-функциональных элементов, выявление которых составляет предмет дальнейших исследований.

Еще

Мобильные генетические элементы, ретротранспозоны, днк транспозоны, продукты рекомбинации, доменная организация, геномный ландшафт, крупный рогатый скот

Короткий адрес: https://sciup.org/142214060

IDR: 142214060   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.4.658rus

Список литературы Доменная организация мобильных генетических элементов в 1-й хромосоме крупного рогатого скота

  • Elsik C.G., Tellam R.L., Worley K.C. The genome sequence of taurine cattle: a window to ruminant biology and evolution. Science, 2009, 324(5926): 522-528 ( ) DOI: 10.1126/science.1169588
  • Adelson D.L., Raison J.M., Edgar R.C. Characterization and distribution of retrotransposons and simple sequence repeats in the bovine genome. PNAS USA, 2009, 106(31): 12855-12860 ( ) DOI: 10.1073/pnas.0901282106
  • Walsh A.M., Kortschak R.D., Gardner M.G., Bertozzi T., Adelson D.L. Widespread horizontal transfer of retrotransposons. PNAS USA, 2013, 110(3): 1012-1016 ( ) DOI: 10.1073/pnas.1205856110
  • Годакова С.А., Севастьянова Г.А., Семенова С.К. Особенности структуры и распространения ретротранспозона Bov-B LINE. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология, 2016, 34(1): 9-12 ( ) DOI: 10.18821/0208-0613-2016-34-1-9-12
  • Wang X., Liu X. Close ecological relationship among species facilitated horizontal transfer of retrotransposons. BMC Evolutionary Biology, 2016, 1: 201 ( ) DOI: 10.1186/s12862-016-0767-0
  • Chen L., Chamberlain A.J., Reich C.M., Daetwyler H.D., Hayes B.J. Detection and validation of structural variations in bovine whole-genome sequence data. Genet. Sel. Evol., 2017, 49: 13 ( ) DOI: 10.1186/s12711-017-0286-5
  • Krull M., Petrusma M., Makalowski W., Brosius J., Schmitz J. Functional persistence of exonized mammalian-wide interspersed repeat elements (MIRs). Genome Res., 2007, 17(8): 1139-1145 ( ) DOI: 10.1101/gr.6320607
  • Schütz E., Wehrhahn C., Wanjek M., Bortfeld R., Wemheuer W.E., Beck J., Brenig B. The Holstein Friesian Lethal Haplotype 5 (HH5) results from a complete deletion of TBF1M and cholesterol deficiency (CDH) from an ERV-(LTR) insertion into the coding region of APOB. PLoS ONE, 2016, 11(4): e0154602 ( ) DOI: 10.1371/journal.pone.0154602
  • Kordis D., Gubensek F. Horizontal transfer of non-LTR retrotransposons in vertebrates. Genetica, 1999, 107(1-3): 121-128.
  • Kordis D., Gubensek F. Unusual horizontal transfer of a long interspersed nuclear element between distant vertebrate classes. PNAS USA, 1998, 95(18): 10704-10709.
  • Gentles A.J., Wakefield M.J., Kohany O., Gu W., Batzer M.A., Pollock D.D., Jurka J. Evolutionary dynamics of transposable elements in the short-tailed opossum Monodelphis domestica. Genome Res., 2007, 17(7): 992-1004 ( ) DOI: 10.1101/gr.6070707
  • Carelli F.N., Hayakawa T., Go Y., Imai H., Warnefors M., Kaessmann H. The life history of retrocopies illuminates the evolution of new mammalian genes. Genome Res., 2016, 26(3): 301-314 ( ) DOI: 10.1101/gr.198473.115
  • Tan S., Cardoso-Moreira M., Shi W., Zhang D., Huang J., Mao Y., Jia H., Zhang Y., Chen C., Shao Y., Leng L., Liu Z., Huang X., Long M., Zhang Y.E. LTR-mediated retroposition as a mechanism of RNA-based duplication in metazoans. Genome Res., 2016, 26(12): 1663-1675 ( ) DOI: 10.1101/gr.204925.116
  • Garcia-Etxebarria K., Sistiaga-Poveda M., Jugo B.M. Endogenous retroviruses in domestic animals. Curr. Genomics, 2014, 15(4): 256-265 ( ) DOI: 10.2174/1389202915666140520003503
  • Mei L., Ding X., Tsang S.-Y., Pun F.W., Ng S.-K., Yang J., Zhao C., Li D., Wan W., Yu C.-H., Tan T.-C., Poon W.-S., Leung G.K.-K., Ng H.-K., Zhang L., Xue H. AluScan: a method for genome-wide scanning of sequence and structure variations in the human genome. BMC Genomics, 2011, 12: 564 ( ) DOI: 10.1186/1471-2164-12-564
  • Ng S.-K., Hu T., Long X., Chan C.-H., Tsang S.-Y., Xue H. Feature co-localization landscape of the human genome. Sci. Rep., 2016, 6: 20650 ( ) DOI: 10.1038/srep20650
  • Liu M., Eiden M.V. Role of human endogenous retroviral long terminal repeats (LTRs) in maintaining the integrity of the human germ line. Viruses, 2011, 3(6): 901-905 ( ) DOI: 10.3390/v3060901
  • Глазко В.И., Феофилов А.В., Бардуков Н.В., Глазко Т.Т. Видоспецифичные ISSR-PCR-маркеры и пути их формирования. Изв. ТСХА, 2012, 1: 118-125.
  • Smit A.F.A., Hubley R., Green P. RepeatMasker. Режим доступа: http://repeatmasker.org. Без даты.
  • bosTau7.fa.out.gz, Oct 2011. RepeatMasker open-4.0.5, Repeat Library 20140131. Режим доступа: http://www.repeatmasker.org/species/bosTau.html. Без даты.
  • Nikol J.W., Helt G.A., Blanchard S.G. Jr., Raja A., Loraine A.E. The Integrated Genome Browser: free software for distribution and exploration of genome-scale datasets. Bioinformatics, 2009, 25(20): 2730-2731 ( ) DOI: 10.1093/bioinformatics/btp472
  • GenBank. Режим доступа: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/. Без даты.
  • Ivancevic A.M., Kortschak R.D.,·Bertozzi T., Adelson D.L. LINEs between species: evolutionary dynamics of LINE-1 retrotransposons across the eukaryotic tree of life. Genome Biol. Evol., 2016, 8(11): 3301-3322 ( ) DOI: 10.1093/gbe/evw243
  • Saylor B., Elliott T.A., Linquist S., Kremer S.C., Gregory T.R., Cottenie K. A novel application of ecological analyses to assess transposable element distributions in the Genome of the domestic cow, Bos taurus. Genome, 2013, 56(9): 521-533 ( ) DOI: 10.1139/gen-2012-0162
  • Hirata Y., Zai C.C., Souza R.P., Lieberman J.A., Meltzer H.Y., Kennedy J.L. Association study of GRIK1 gene polymorphisms in schizophrenia: case-control and family-based studies. Hum. Psychopharmacol., 2012, 27(4): 345-351 ( ) DOI: 10.1002/hup.2233
  • Le-Niculescu H., Patel S.D., Bhat M., Kuczenski R., Faraone S.V., Tsuang M.T., McMahon F.J., Schork N.J., Nurnberger J.I. Jr., Niculescu III A.B. Convergent functional genomics of genome-wide association data for bipolar disorder: comprehensive identification of candidate genes, pathways and mechanisms. Am. J. Med. Genet. B Neuropsychiatr. Genet., 2009, 150B(2): 155-181 ( ) DOI: 10.1002/ajmg.b.30887
  • Башкатов С.А., Нургалиева А.Х., Еникеева Р.Ф., Казанцева А.В., Хуснутдинова Э.К. Перспективы разработки объективных индикаторов субъективного благополучия на основе данных психолого-генетического анализа. Вестник ЮУрГУ. Серия Психология, 2016, 9(4): 25-39 ( ) DOI: 10.14529/psy160403
  • Татарникова О.Г., Орлов М.А., Бобкова Н.В. Бета-амилоид и Тау-белок: структура, взаимодействие и прионоподобные свойства. Успехи биологической химии, 2015, 55: 351-390.
  • Costassa E.V., Fiorini M., Zanusso G., Peletto S., Acutis P., Baioni E., Maurella C., Tagliavini F., Catania M., Gallo M., Lo Faro M., Chieppa M.N., Meloni D., D’Angelo A., Paciello O., Ghidoni R., Tonoli E., Casalone C., Corona C. Characterization of amyloid-β deposits in bovine brains. Journal of Alzheimer’s Disease, 2016, 51: 875-887 ( ) DOI: 10.3233/JAD-151007
  • Трут Л.Н. Доместикация в историческом процессе и в эксперименте. Вестник ВОГиС, 2007, 11(2): 273-289.
  • Iwashita S., Itoh T., Takeda H., Sugimoto Y., Takahashi I., Nobukuni T., Sezaki M., Masui T., Hashimoto K. Gene organization of bovine BCNT that contains a portion corresponding to an endonuclease domain derived from an RTE-1 (Bov-B LINE), non-LTR retrotransposable element: duplication of an intramolecular repeat unit downstream of the truncated RTE-1. Gene, 2001, 268(1-2): 59-66 ( ) DOI: 10.1016/S0378-1119(01)00422-X
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp