明尼蘇達(dá)被毛孢中的Helitron轉(zhuǎn)座元件.pdf

1、Helitron是真核生物中存在的，以滾環(huán)方式進(jìn)行復(fù)制的DNA轉(zhuǎn)座元件。Helitron在動(dòng)植物中的研究最為透徹，它們經(jīng)常插入基因內(nèi)部或基因附近，導(dǎo)致靶位點(diǎn)基因插入失活或表達(dá)改變，更重要的是它們捕獲旁側(cè)基因并驅(qū)動(dòng)其共同擴(kuò)張，因而Helitron在基因組、基因和表型的演化過程中起著重要作用。大豆胞囊線蟲是導(dǎo)致大豆減產(chǎn)的重要蟲害，而明尼蘇達(dá)被毛孢Hirsutella minnesotensis是其專性寄生真菌和生防菌。本研究以H.minne

2、sotensis基因組為依據(jù)，以自主Helitrons元件編碼的轉(zhuǎn)座酶RepHel為切入點(diǎn)，對(duì)明尼蘇達(dá)被毛孢中的自主和非自主Helitrons元件進(jìn)行全面分析，以揭示其結(jié)構(gòu)特征和編碼特征，分析其對(duì)基因和基因組進(jìn)化的影響。本研究獲得以下結(jié)果:
　　RepHel轉(zhuǎn)座酶系統(tǒng)發(fā)育分析結(jié)果顯示，明尼蘇達(dá)被毛孢基因組中存在兩類自主的Helitron元件HmHeli1和HmHeli2;其中HmHeli1不僅具有保守的末端序列和結(jié)構(gòu)，而且編碼序列

3、高度相似、甚至完全一致的RepHel轉(zhuǎn)座酶，表明HmHeli1在基因組中發(fā)生了近期擴(kuò)張并依舊活躍。HmHeli1符合Helitron2元件的結(jié)構(gòu)及編碼特征，即5'和3'末端分別存在保守序列“TCAG”和“TATTTT”，3'末端存在富含GC的發(fā)卡結(jié)構(gòu)，近末端存在不對(duì)稱的反向重復(fù)序列ATIRs，5'端的ATIR及其附近序列可以形成發(fā)卡結(jié)構(gòu);編碼的轉(zhuǎn)座酶包含鋅指、Rep和Helicase結(jié)構(gòu)域，但不包含核酸內(nèi)切酶結(jié)構(gòu)域。
　　根據(jù)Hm

4、Heli1的結(jié)構(gòu)特征，我們對(duì)H.minnesotensis基因組中的HmHeli1進(jìn)行了從頭預(yù)測(cè)。共發(fā)現(xiàn)35個(gè)自主和59個(gè)非自主的完整HmHeli1元件，占整個(gè)基因組大小的0.59％;RepeatMasker分析結(jié)果表明HmHeli1元件及其片段在基因組中的豐度可達(dá)2.47％。少數(shù)HmHeli元件存在多個(gè)5'末端，個(gè)別HmHeli1元件以串聯(lián)形式存在。
　　HmHeli1在基因組中的插入具有偏好性，它們優(yōu)先同向插入基因富集區(qū)，甚至

5、功能基因內(nèi)部，插入位點(diǎn)存在一個(gè)短的富含AT的序列。HmHeli1不具主動(dòng)捕獲旁側(cè)基因的能力，但可被動(dòng)接受其它轉(zhuǎn)座元件的插入，這可能與其保守且兩端需要互補(bǔ)的末端結(jié)構(gòu)特征相關(guān)。
　　真菌中的RepHel轉(zhuǎn)座酶聚為8個(gè)類(Cluster)。其中HmHeli1元件編碼的轉(zhuǎn)座酶屬于Cluster1，該類轉(zhuǎn)座酶對(duì)應(yīng)的自主Helitron元件的末端特征類同;Cluster2轉(zhuǎn)座酶與動(dòng)植物中經(jīng)典的RepHel轉(zhuǎn)座酶屬于同一個(gè)類，它們對(duì)應(yīng)Helit

6、ron元件的末端特征也與動(dòng)植物類同。自主HmHeli1元件主要分布在肉座菌目Hypocreales，糞殼菌目Sordariales也存邊界明晰的Helitron2元件，但其末端序列與HmHeli1元件有所不同。HmHeli1元件在肉座菌目呈不連續(xù)分布，并且種間序列相似性比較高，暗示該類元件通過水平轉(zhuǎn)移方式在基因組間移動(dòng)。
　　綜上所述，HmHeli1是Hminnesotensis基因組中存在的一類活躍擴(kuò)張的新型Helitron元件