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Phylogenetic reconstruction from transposable elements (TEs) offers an additional perspective to study evolutionary processes. However, detecting phylogenetically informative TE insertions requires tedious experimental work, limiting the power of phylogenetic inference. Here, we analyzed the genomes of seven bear species using high-throughput sequencing data to detect thousands of TE insertions. The newly developed pipeline for TE detection called TeddyPi (TE detection and discovery for Phylogenetic Inference) identified 150,513 high-quality TE insertions in the genomes of ursine and tremarctine bears. By integrating different TE insertion callers and using a stringent filtering approach, the TeddyPi pipeline produced highly reliable TE insertion calls, which were confirmed by extensive in vitro validation experiments. Analysis of single nucleotide substitutions in the flanking regions of the TEs shows that these substitutions correlate with the phylogenetic signal from the TE insertions. Our phylogenomic analyses show that TEs are a major driver of genomic variation in bears and enabled phylogenetic reconstruction of a well-resolved species tree, despite strong signals for incomplete lineage sorting and introgression. The analyses show that the Asiatic black, sun, and sloth bear form a monophyletic clade, in which phylogenetic incongruence originates from incomplete lineage sorting. TeddyPi is open source and can be adapted to various TE and structural variation callers. The pipeline makes it possible to confidently extract thousands of TE insertions even from low-coverage genomes (∼10×) of nonmodel organisms. This opens new possibilities for biologists to study phylogenies and evolutionary processes as well as rates and patterns of (retro-)transposition and structural variation.
he autonomous transposable element LINE-1 is a highly abundant element that makes up between 15% and 20% of therian mammal genomes. Since their origin before the divergence of marsupials and placental mammals, LINE-1 elements have contributed actively to the genome landscape. A previous in silico screen of the Tasmanian devil genome revealed a lack of functional coding LINE-1 sequences. In this study we present the results of an in vitro analysis from a partial LINE-1 reverse transcriptase coding sequence in five marsupial species. Our experimental screen supports the in silico findings of the genome-wide degradation of LINE-1 sequences in the Tasmanian devil, and identifies a high frequency of degraded LINE-1 sequences in other Australian marsupials. The comparison between the experimentally obtained LINE-1 sequences and reference genome assemblies suggests that conclusions from in silico analyses of retrotransposition activity can be influenced by incomplete genome assemblies from short reads.
Das Non-LTR-Retrotransposon TRE5 A.1 aus Dictyostelium discoideum integriert positionsspezifisch 48 ± 2 bp oberhalb von tRNA Genen. Es konnte gezeigt werden, dass TRE5 A.1 Wechselwirkungen zwischen ORF1p und dem RNA Polymerase III spezifischen Transkriptionsfaktor DdTFIIIB nutzt, um seinen Integrationsort zu identifizieren. Damit wurden in dieser Arbeit erstmals direkte Proteininteraktionen zwischen einem Non-LTR-Retrotransposon und Komponenten des Chromatins zur Definition des Integrationsortes nachgewiesen. DdTFIIIB wurde durch Blastp Suchen in silico identifiziert. Wie auch in S. cerevisiae wird innerhalb des D. discoideum TFIIIB Komplexes eine stabile Interaktion zwischen der N terminal gelegenen Helix H2 von DdTBP und dem C Terminus von DdBrf1 gebildet. Es konnte sowohl mittels bakterieller Zweihybrid Versuche als auch durch biochemische Pulldown Experimente gezeigt werden, dass TRE5 A kodiertes ORF1 Protein (ORF1p) mit allen drei Untereinheiten von DdTFIIIB in Wechselwirkung tritt. Am ausgeprägtesten war diese mit DdTBP. Durch Mutations und Deletionsanalysen wurden die Kontaktflächen auf DdTBP und ORF1p näher charakterisiert. Demnach interagiert ORF1p über seinen N Terminus (AS 112 158) mit DdTBP, während die C terminalen 40 Aminosäuren sowohl von DdBrf1 als auch von ORF1p beansprucht werden und beide Proteine vermutlich um diese Bindestelle konkurrieren. DdTBP bindet hauptsächlich mit der C terminalen  Helix H2’ an ORF1p. Eine wichtige Position für diese Interaktion ist Ser195 auf DdTBP. Obwohl HsTBP selbst nicht mit ORF1p interagiert, kann die Einführung der Helix H2’ aus DdTBP in das humane Protein die Interaktion mit ORF1p wiederherstellen. Interaktionen zwischen DdTFIIIB und TRE5 A ORF2p wurden nicht detektiert, allerdings konnte ein vermutliches Dimerisationsmotiv in ENp entdeckt werden. Für weiterführende Versuche, die die Relevanz der hier gefundenen Proteininteraktionen für die Target Identifizierung in D. discoideum Zellen untersuchen soll, wurden in dieser Arbeit zwei monoklonale Antikörper gegen DdTBP und einen zufällig entdeckten „Epitop Tag“ isoliert und charakterisiert. Die genaue Rolle von ORF1p während der Retrotransposition von TRE5 A.1 ist noch ungeklärt. Erste grundlegende Einblicke weisen darauf hin, dass ORF1p Teil des Präintegrationskomplexes von TRE5 A sein muss.