Изучение изменчивости ядерных последовательностей митохондриального происхождения, ассоциированных с инсерциями ретротранспозона Tv1, у видов дрозофил из группы virilis


https://doi.org/10.18699/VJ18.430

Полный текст:


Аннотация

Митохондриальные последовательности, интегрированные в ДНК хромосом, - перспективный объект для разработки генетических маркеров филогенеза и геномной нестабильности. Митохондриальный геном D. virilis и других видов дрозофил из группы virilis содержит микросател-литные последовательности (AT)n в спейсерной области между генами atp6 и cox3, что является отличительным признаком группы virilis. Ядерный геном D. virilis содержит большое количество протяженных фрагментов митохондриальной ДНК, которые в сумме в несколько раз длиннее митохондриального генома. Эти ядерные последовательности митохондриального происхождения содержат все типы митохондриальных последовательностей, в том числе митохондриальные гены и микросателлитные последовательности (AT)n в спейсерной области между генами atp6 и cox3. Наличие микросателлита (AT)n обеспечивает возможность инсерции ретротранспозона Tv1, имеющего свойство встраиваться сайт-специфично в последовательности микросателлита (AT)n. В результате инсерции транспозона в микросателлит образуется уникальная последовательность, образованная ядерной копией гена atp6 или cox3 и ретротранспозоном Tv1, которая может быть выделена из генома методом ПЦР. Используя этот подход, мы выявили и проанализировали нуклеотидную изменчивость псевдогенов atp6 и cox3, ассоциированных с инсерциями Tv1, в клеточной культуре D. virilis и у четырех видов дрозофил из группы virilis: D. virilis, D. montana, D. borealis и D. lacicola. Выявлены новые события переноса митохондриальных последовательностей в ядро клетки в пересеваемой культуре D. virilis и новые события инсерций ретротранспозона Tv1 в геноме клеток пересеваемой культуры, возникших в ходе пассирования данной клеточной линии. Показана видоспецифичность фрагментов митохондриальных псевдогенов atp6 и cox3, ассоциированных с инсерциями ретротранспозона Tv1, в ядерном геноме видов дрозофил из группы virilis, позволяющая идентифицировать виды группы. Возраст инсерций Tv1 в последовательности митохондриального происхождения у D. virilis равен 1.50 млн лет, D. lacicola – 1.31 млн лет, D. borealis - 1.56 млн лет. Особая ситуация найдена для D. montana. У этого вида выявлена инсерция с практически идентичными 5' и 3' длинными концевыми повторами в линиях мух европейского и азиатского происхождения. Возраст инсерции около 300 тыс. лет, и она отсутствует у линии D. montana из Северной Америки.


Об авторах

Б. В. Андрианов
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова, Российская академия наук
Россия
Москва


Д. А. Романов
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова, Российская академия наук
Россия
Москва


Т. В. Горелова
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова, Российская академия наук
Россия
Москва


Список литературы

1. Andrianov B., Goryacheva I., Mugue N., Sorokina S., Gorelova T., Mitrofanov V Comparative analysis of the mitochondrial genomes in Drosophila virilis species group (Diptera: Drosophi-lidae). Trends Evol. Biol. 2010;2:e4. DOI 10.4081/eb.2010.e4.

2. Andrianov B.V., Zakharyev V.M., Reznik N.L., Gorelova T.V., Evgen’ev M.B. Gypsy group retrotransposon Tv1 from Drosophila virilis. Gene. 1999;239:193-199.

3. Bensasson D., Zhang D.-X., Hartl D.L., Hewitt G.M. Mitochondrial pseudogenes: evolution’s misplaced witnesses. Trends Ecol. Evol. 2001;16(6):314-321.

4. Bowen N.J., McDonald J.F. Drosophila euchromatic LTR retrotransposons are much younger than the host species in which they reside. Genome Res. 2001;11(9):1527-1540. DOI 10.1101/gr.164201.

5. Braude-Zolotarjova T.Ya., Kakpakov V.T., Schuppe N.G. Male diploid embryotic cell line of Drosophila virilis. In vitro. 1986;22:481-484.

6. Gunbin K., Peshkin L., Popadin K., Annis S., Ackermann R.R., Khrap-ko K. Integration of mtDNA pseudogenes into the nuclear genome coincides with speciation of the human genus. A hypothesis. Mitochondrion. 2017;34:20-23. DOI 10.1016/j.mito.2016.12.001.

7. Hazkani-Covo E., Martin W.F. Quantifying the number of independent organelle DNA insertions in genome evolution and human health. Genome Biol. Evol. 2017;9(5):1190-1203. DOI 10.1093/gbe/evx078.

8. Hazkani-Covo E., Sorek R., Graur D. Evolutionary dynamics of large numts in the human genome: rarity of independent insertions and abundance of post-insertion duplications. J. Mol. Evol. 2003;56:169-174. DOI 10.1007/s-00239-002-2390-5.

9. Hazkani-Covo E., Zeller R.M., Martin W. Molecular poltergeists: mitochondrial DNA copies (numts) in sequenced nuclear genomes. PLoS Genet. 2010;6(2):e1000834. DOI 10.1371/journal.pgen.1000834.

10. Lopez J.V., Yuhki N., Masuda R., Modi W., O’Brien S.J. Numt, a recent transfer and tandem amplification of mitochondrial DNA to the nuclear genome of the domestic cat. J. Mol. Evol. 1994;39:174-190.

11. Mirol P.M., Routtu J., Hoikkala A., Butlin R.K. Signals of demographic expansion in Drosophila virilis. BMC Evol. Biol. 2008;8:59. DOI 10.1186/1471-2148-8-59.

12. Pamilo P., Viljakainen L., Vihavainen A. Exceptionally high density of NUMTs in the honeybee genome. Mol. Biol. Evol. 2007;24(6):1340-1346. DOI 10.1093/molbev/msm055.

13. Richly E., Leister D. NUMTs in sequenced eukaryotic genomes. Mol. Biol. Evol. 2004;21(6):1081-1084. DOI 10.1093/molbev/msh110.

14. Rogers H.H., Griffiths-Jones S. Mitochondrial pseudogenes in the nuclear genomes of Drosophila. PLoS One. 2012;7(3):e32593. DOI 10.1371/journal.pone.0032593.

15. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molecular cloning: a laboratory manual. N. Y., 1989.

16. Tamura K., Stecher G., Peterson D., Filipski A., Kumar S. MEGA6: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 6.0. Mol. Biol. Evol. 2013;30(12):2725-2729. DOI 10.1093/molbev/mst197.

17. Tsuji J., Frith M.C., Tomii K., Horton P. Mammalian NUMT insertion is non-random. Nucleic Acids Res. 2012;40:9073-9088. DOI 10.1093/nar/gks424.


Дополнительные файлы

Просмотров: 62

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)