作者:李晨 来源:中国科学报 发布时间:2020/5/29 21:22:47
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科学家揭示真核基因组转座子寄生策略多样性

 

 TSS,转录起始位点;TTS, 转录终止位点。基因组所供图

近日,《核酸研究》在线发表中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员张新岩课题组的最新研究成果。他们对基因组中常见的寄生性转座子元件(又称跳跃因子)进行比较基因组学分析,揭示了转座子的两种依赖宿主基因转录的基因组整合策略。这一发现为解析复杂的真核生物基因组提供了“基因组生态学”视角。

论文第一作者张新岩介绍,转座子是基因组中的“自私”元件,也是基因组复杂生态系统的重要组成部分。转座子拷贝数的增加会导致基因组大小、复杂性和不稳定性的增加。转座子活动既可以造成染色体结构变异,也可以影响单个基因的表达,为自然选择提供了素材,促进了生物演化。

学术界先前对于转座子的分类主要基于转座子本身结构和转座子复制机制。例如,根据转座子复制中间产物,转座子可以分为DNA转座子和RNA转座子。但是根据转座子与全基因组范围宿主基因表达的关联性,在不同转座子之间进行系统的比较分析,之前鲜有报道。

为了研究不同转座子依赖宿主基因组微环境的转座策略,该研究收集了9组未经自然选择的转座子在宿主基因组中的位置信息,进行荟萃分析。他们发现了真核生物中两种与宿主转录相关的转座子整合模式,即A型转录起始位点精准靶向模式和B型转录活跃区富集靶向模式。

转座子的精准靶向性提示了依赖宿主转录活性的转座酶特异招募机制,意味着转座从“地毯式轰炸”模式升级为“精确制导”模式,有利于实现更高的转座酶表达水平和更适宜的转座酶作用微环境。

先前研究发现,多种转座子的基因组整合对开放染色质区具有偏好性,本研究挑战了这一“开放染色质靶向模型”的普适性和准确性。不同转座子家族采取各自的靶向整合策略,占据多样的“生态位”。考虑到不同转座子在系统发育上亲缘关系较远,研究人员推测,动植物中不同转座子家族之间存在趋同演化。

该研究还系统评估了精准靶向型转座子的寄生对宿主造成的影响,揭示出这类转座子的两方面特征,即组织特异性转座和通过整合在基因边缘大大降低转座子对宿主基因表达的影响。这些寄生“智慧”,有利于精准靶向型转座子占据更多的宿主基因组空间和资源。

相关论文信息: https://doi.org/10.1093/nar/gkaa370

 
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