Es wurde festgestellt, dass groß angelegte Insertionen langer terminaler Wiederholungen einen signifikanten Satz neuartiger Transkripte in Baumwolle erzeugen

TEs (transponierbare Elemente), insbesondere LTRs, spielen bekanntermaßen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der grundlegenden Genomstruktur und der Beeinflussung der Expression funktioneller Gene. Durch die Insertion von TE- oder LTR-Fragmenten können auch neue Transkriptionsstartstellen (TSSs) entstehen, um die Transkription im Wirtsgenom zu initiieren. Es wurde angenommen, dass neue intergene Transkripte durch terminale Wiederholungs-Retrotransposon-Insertionen unter Verwendung einer Kombination aus De-novo- und homologiebasierter Strategie in Mais erzeugt werden.

Obwohl diese Studien die Möglichkeit der Produktion neuer Transkripte durch Transposon-Insertion vorhergesagt haben, offenbaren sie nicht die evolutionären, regulatorischen und funktionellen Mechanismen dieser neuen Transkripte. Darüber hinaus gibt es bisher nicht einmal eine systematische Studie zum Umfang der intergenen Transkriptproduktion auf genomischer Ebene.

In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Wissenschaft China Life SciencesYuxian Zhu und ihre Kollegen wendeten in jeder Baumwollprobe äußerst tiefgreifende Sequenzierungstechniken (von 10 G bis über 100 G) an, um mehr als 10.000 neue Gene zu entdecken, die in früheren Genomassemblierungen und Annotationen größtenteils nicht identifiziert wurden. Die meisten dieser Transkripte waren proteinkodierender Natur und wurden durch LTR-Insertionen auf verschiedene Weise erstellt.

Das Team stellte fest, dass mehr Transkripte hauptsächlich in intergenen Regionen auftraten, als im zuvor veröffentlichten Genom identifiziert wurden. Im 100-G-Datensatz wurden insgesamt 10.284 neue intergene Gene entdeckt. Insgesamt handelt es sich bei 10.032 um proteinkodierende Gene und bei 252 um lncRNA-Gene. Zwischen diesen beiden Gruppen gab es keinen signifikanten Anstieg der Anzahl genetischer Gene. Im Allgemeinen wurden diese neuen intergenen Transkripte in sehr geringen Mengen exprimiert und die meisten davon waren Einzel-Exon-Transkripte.

Diese neuen intergenen Transkripte erschienen aufgrund ihres geringen Expressionsniveaus erst, wenn die Sequenzierungstiefe 30 G bis 100 G erreichte. Die ChIP-seq-Analyse mit Antikörpern gegen H3K4me3, H3K27ac und H3K9me2 ergab, dass die meisten dieser neuen Transkripte möglicherweise nicht durch RNA-PolymeraseⅡ transkribiert werden. Nur 30 % dieser intergenen Transkripte besaßen einen oder zwei Transkriptionsaktivierungsmarker, während mehr als 70 % der Gengene diese Marker enthielten.

Die MNase-seq-Analyse ergab, dass Gene ohne Transkriptionsaktivierungsmarker ihre +1- und -1-Nukleosomen deutlich enger bildeten (nur 117 ± 1,4 bp voneinander entfernt), während die Abstände bei Genen doppelt so groß waren (ungefähr 403,5 ± 46,0 bp voneinander entfernt). die Aktivierungsmarker. Gene ohne einen dieser beiden Marker sollen -1-Nukleosomen in unmittelbarer Nähe ihrer +1-Nukleosomen bilden. Dies kann die Bindung der RNA-Polymerase behindern.

Evolutionsanalysen zeigten, dass genetische Gene während eines der gesamten Genomduplikationsereignisse um 130,8 oder 16 MYA entstanden, während ITG-Transkripte um 2,3 MYA entstanden, als Ergebnis der letzten Retrotransposon-Insertion.

Die Charakterisierung dieser niedrig transkribierten ITG-Transkripte wird uns helfen, die biologischen Rollen von Retrotransposons während der Artbildung und Diversifizierung zu verstehen. Diese Studie könnte dazu beitragen, die Mechanismen aufzuklären, die mit der intergenen Transkriptexpression und der Entwicklung von Baumwollfasern zusammenhängen.