科學家揭示真核基因組轉座子寄生策略多樣性—新聞—科學網

 

 TSS，轉錄起始位點；TTS， 轉錄終止位點。基因組所供圖

近日，《核酸研究》在線發表中國農業科學院深圳農業基因組研究所研究員張新巖課題組的最新研究成果。他們對基因組中常見的寄生性轉座子元件（又稱跳躍因子）進行比較基因組學分析，揭示了轉座子的兩種依賴宿主基因轉錄的基因組整合策略。這一發現為解析複雜的真核生物基因組提供了「基因組生態學」視角。

論文第一作者張新巖介紹，轉座子是基因組中的「自私」元件，也是基因組複雜生態系統的重要組成部分。轉座子拷貝數的增加會導致基因組大小、複雜性和不穩定性的增加。轉座子活動既可以造成染色體結構變異，也可以影響單個基因的表達，為自然選擇提供了素材，促進了生物演化。

學術界先前對於轉座子的分類主要基於轉座子本身結構和轉座子複製機制。例如，根據轉座子複製中間產物，轉座子可以分為DNA轉座子和RNA轉座子。但是根據轉座子與全基因組範圍宿主基因表達的關聯性，在不同轉座子之間進行系統的比較分析，之前鮮有報導。

為了研究不同轉座子依賴宿主基因組微環境的轉座策略，該研究收集了9組未經自然選擇的轉座子在宿主基因組中的位置信息，進行薈萃分析。他們發現了真核生物中兩種與宿主轉錄相關的轉座子整合模式，即A型轉錄起始位點精準靶向模式和B型轉錄活躍區富集靶向模式。

轉座子的精準靶向性提示了依賴宿主轉錄活性的轉座酶特異招募機制，意味著轉座從「地毯式轟炸」模式升級為「精確制導」模式，有利於實現更高的轉座酶表達水平和更適宜的轉座酶作用微環境。

先前研究發現，多種轉座子的基因組整合對開放染色質區具有偏好性，本研究挑戰了這一「開放染色質靶向模型」的普適性和準確性。不同轉座子家族採取各自的靶向整合策略，佔據多樣的「生態位」。考慮到不同轉座子在系統發育上親緣關係較遠，研究人員推測，動植物中不同轉座子家族之間存在趨同演化。

該研究還系統評估了精準靶向型轉座子的寄生對宿主造成的影響，揭示出這類轉座子的兩方面特徵，即組織特異性轉座和通過整合在基因邊緣大大降低轉座子對宿主基因表達的影響。這些寄生「智慧」，有利於精準靶向型轉座子佔據更多的宿主基因組空間和資源。

相關論文信息: https://doi.org/10.1093/nar/gkaa370

 

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