Еволюція гена MGMT у приматів: від структури до мобільних генетичних елементів

Отже, на основі наведених даних можна зробити висновок, що еволюція гена MGMT у приматів зазнавала різноманітних змін від набуття до втрати екзон/інтронних послідовностей. Що стосується приматоспецифічних МГЕ, то вони мають різну еволюційну історію і шлях - від формування видо / родоспецифічних послідовностей до делеційної деградації і можуть бути компонентами не лише різноманітних МГЕ але й інтронних чи екзонних послідовностей.

Висновки

Упродовж еволюції приматів ген MGMT зазнавав змін як на рівні екзонних, так і інтронних послідовностей. Крім набуття чи втрати екзон / інтронних послідовностей у ортологів гена MGMT показано, що некодуючі послідовності екзонів могли ставати кодуючими. Аналізуючи еволюційну долю фрагмента ендогенного ретровірусу HERV-Fc1, висловлено припущення, що МГЕ можуть бути не лише компонентами інтронів, але і складовими екзонів у вигляді фрагментованих послідовностей і не ідентифікуватись як МГЕ. Виявлено, що формування людиноспецифічного L1Hs елемента відбувалось упродовж еволюції гоміноїдів паралельно із утворенням кластерної структури МГЕ у людинових із різних підродин LINE1елементів, складові компоненти якого, очевидно, також задіяні в утворенні L1Hs елемента. Показано, що еволюційна історія видоспецифічних Alu-повторів (Alu2_OG, AluJ_Mim, Alu2_TS) та родоспецифічного повтору AluMacYa3 має індивідуальний характер і свої особливості щодо делеційної деградації послідовностей.

References

1. Baker J. N., Walker J. A., Vanchiere J. A., Phillippe K. R., St. Romain C.P., GonzalezQuiroga P, Denham M. W, Mierl J. R, Konkel M. K., Batzer M. A. Evolution of Alu subfamily structure in the Saimiri lineage of new world monkeys. Genome Biol. Evol. 2017. Vol. 9, № 9. P. 2365-2376. doi: 10.1093/gbe/evx172.

2. Benit L., Calteau A., Heidmann T. Characterization of the low-copy HERV-Fc family: evidence for recent integrations in primates of lements with coding envelope genes. Virology. 2003. Vol. 312, № 1. P. 159-168.

3. Blomberg J., Benachenhou F., Blikstad V., Sperber G., Mayer J. Classification and nomenclature of endogenous retroviral sequences (ERVs): problems and recommendations. Gene. 2009. Vol. 448, № 2. P. 115-123. doi:10.1016/j.gene. 2009.06.007.

4. Boissinot S., Chevret P., Furano A. V. L1 (LINE-1) retrotransposon evolution and amplification in recent human history. Mol. Biol. Evol. 2000. Vol. 17, № 6. P. 915-928.

5. Brouha B., Schustak J., Badge R. M., Lutz-Prigge S., Farley A. H., Moran J. V., Kazazian H. H. Jr. Hot L1s account for the bulk of retrotransposition in the human population. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. Vol. 100, № 9. P. 5280-5285.

6. Cantrell M. A., Grahn R. A., Scott L., Wichman H. A. Isolation of markers from recently transposed LINE-1 retrotransposons. Biotechniques. 2000. Vol. 29, № 6. P. 1310-1316.

7. Chenais B., Caruso A., Hiard S., Casse N. The impact of transposable elements on eukaryotic genomes: from genome size increase to genetic adaptation to stressful environments. Gene. 2012. Vol. 509, № 1. P. 7-15. doi: 10.1016/j.gene.2012. 07.042.

8. Deininger P. Alu elements: know the SINEs. Genome Biol. 2011. Vol.12, № 12. P. 236.

9. de Koning A. P., Gu W., Castoe T. A., Bat-zer M. A., Pollock D. D. Repetitive elements may comprise over two-thirds of the human genome. PLoS Genet. 2011. Vol. 7, № 12. e1002384. doi:10.1371/journal.pgen.1002384.

10. Escalera-Zamudio M., Greenwood A. D. On the classification and evolution of endogenous retrovirus: human endogenous retroviruses may not be `human' after all. APMIS. 2016. Vol. 124, № 1-2. P. 44-51. doi: 10.1111/apm.12489.

11. Furano A. V. The biological properties and evolutionary dynamics of mammalian LINE-1 retrotransposons. Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 2000. Vol. 64. P. 255-294.

12. Gu Z., Wang H., Nekrutenko A., Li W H. Densities, length proportions, and other distributional features of repetitive sequences in the human genome estimated from 430 megabases of genomic sequence. Gene. 2000. Vol. 259, № 1-2. P. 81-88.

13. Hasler J., Strub K. Alu elements as regulators of gene expression. Nucleic Acids Res. 2006. Vol. 34, № 19. P. 5491-5497. doi: 10.1093/nar/ gkl706.

14. Kaina B., Christmann M., Naumann S., Roos W. P. MGMT: key node in the battle against genotoxicity, carcinogenicity and apoptosis induced by alkylating agents. DNA Repair (Amst). 2007. Vol. 8. Р. 1079-1099. doi:10.1016/j.dna rep.2007.03.008.

15. Kapitonov V., Jurka J. The age of Alu subfamilies. J. Mol. Evol. 1996. Vol. 42, № 1. P. 59-65.

16. Kazazian H. H. J.r, Moran J. V. Mobile DNA in Health and Disease. N. Engl. J. Med. 2017. Vol. 377, № 4. P. 361-370. doi: 10.1056/NEJM ra1510092.

17. Konkel M. K., Walker J. A., Batzer M. A. LINEs and SINEs of primate evolution. Evol. Anthropol. 2010. Vol. 19. P. 236-249.

18. Lander E., Linton L. M., Birren B., Nusbaum C., Zody M. et al. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 2001. 409, № 6822. P. 860-921.

19. Lee H.-E., Eo J., Kim H.-S. Composition and evolutionary importance of transposable elements in humans and primates. Genes Genomics. 2015. Vol. 37, № 2. P. 135-140.

20. Mager D. L., Stoye J. P. Mammalian Endogenous Retroviruses. Microbiol. Spectr. 2015. Vol. 3, № 1. MDNA3-0009-2014. doi: 10.1128/mic robiolspec.MDNA3-0009-2014.

21. Margison G. P., Butt A., Pearson S. J., Wharton S., Watson A. J., Marriott A., Caetano C. M., Hollins J. J., Rukazenkova N., Begum G., Santibanez-Koref M. F. Alkyltransferase-like Proteins. DNA Repair (Amst). 2007. Vol. 6. P. 1222-1228. doi:10.1016/j.dnarep.2007. 03.014.

22. McLain A. T., Carman G. W., Fullerton M. L., Beckstrom T. O., Gensler W., Meyer T. J., Faulk C., Batzer M. A. Analysis of western lowland gorilla (Gorilla gorilla gorilla) specific Alu repeats. Mob. DNA. 2013. Vol. 4, № 1. P. 26. doi: 10.1186/17598753-4-26.

23. Mighell A. J., Markham A. F., Robinson P. A. Alu sequences. FEBS Lett. 1997. Vol. 417, № 1. P. 1-5. doi: 10.1016/s0014-57 93(97)01259-3.

24. Mills R. E., Bennett E. A., Iskow R. C., Devine S. E. Which transposable elements are active in the human genome? Trends Genet. 2007. Vol. 23, № 4. P. 183-191.

25. Pegg A. E. Repair of O⁶-alkylguanine by alkyltransferases. Mutat. Res. 2000. Vol. 262. P. 83-100.

26. Pegg A. E. Multifaceted roles of alkyltransferase and related proteins in DNA repair, DNA damage, resistance to chemotherapy, and research tools. Chem. Res. Toxicol. 2011. Vol. 24. P. 618-639. doi:10.1021/tx200031q.

27. Perelman P., Johnson W. E., Roos C., Seuanez H. N., Horvath J. E, Moreira M. A., Kessing B., Pontius J., Roelke M, Rumpler Y., Schneider M. P., Silva A., O'Brien S. J., Pecon-Slattery J. A molecular phylogeny of living primates. PLoS Genet. 2011. Vol. 7, № 3.e1001342. doi:10.13 71/journal.pgen.1001342.

28. Pidpala O. V., Lukash L. L. Distribution of mobile genetic elements in the human O(6)-methylguanine-DNA methyltransferase gene. XII International Scientific and Practical Conference "Current problems of modern biology and human health".

29. Issue 12. P. 150-154 [in Ukrainian] / Підпала O. В., Лукаш Л.Л. Розподіл мобільних генетичних елементів у гені О -метилгуанін-ДНК-метилтрансфераза людини. ХІІ Міжнародна науковопрактична конференція "Актуальні проблеми сучасної біології та здоров'я людини". 2012. Вип. 12. С. 150-154.

30. Pidpala O. V., Lukash L. L. Recombination origin of the nuclear introns. Factors Experimental Evol. Organisms. 2017. Vol. 20. P. 329-334 [in Ukrainian] / Підпала О. В., Лукаш Л.Л. Рекомбінаційне походження ядерних інтронів. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2017. Т. 20. С. 329-334.

31. Pidpala O. V., Lukash L. L. The analisis of human MGMT gene orthologous in Protists. Factors Experimental Evol. Organisms. 2018. Vol. 22. P. 345-351 [in Ukrainian] / Підпала О. В., Лукаш Л.Л. Аналіз ортологів гена GMT у найпростіших еукаріот. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2018. Т. 22. С. 345-351.

32. Pidpala O. V., Lukash L. L. Formation of the L1Hs retroelement in the intron of the MGMT gene of Hominoidea. Factors Experimental Evol. Organisms. 2019. Vol. 24. P. 338-344. [in Ukrainian] / Підпала О. В., Лукаш Л.Л. Формування ретроелемента L1Hs в інтроні гена MGMT людиноподібних мавп. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2019. Т. 24. С. 338-344.

33. Pidpala O. V., Lukash L. L. In silico analysis of MGMT gene orthologous in the most ancient Strepsirrhini primates. Factors Experimental Evol. Organisms. 2020. Vol. 26. P. 305-310 [in Ukrainian] / Підпала О. В., Лукаш Л.Л. In silico аналіз ортологів гена MGMT у найдревніших приматів Strepsirrhini. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2020. Т. 26. С. 305-310.

34. Pidpala O. V., Lukash L. L. Species-specific mobile genetic elements in the gene of repair enzyme MGMT in New World monkeys. Factors Experimental Evol. Organisms. 2021. Vol. 28. P. 128-134 [in Ukrainian] / Підпала О. В., Лукаш Л.Л. Видоспецифічні мобільні генетичні елементи у гені репаративного ензиму MGMT широконосих мавп. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2021. Т. 28. С. 128-134.

35. Pidpala O. V., Lukash L. L. Evolutionary history of species-specific Alu repeats on the example of the MGMT gene of Old World monkey. Factors Experimental Evol. Organisms. 2021. Vol. 28. P. 128-134 [in Ukrainian] / Підпала О. В., Лукаш Л.Л. Еволюційна історія видоспецифічних Alu-повторів на прикладі гена MGMT мавпових. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2022. Т. 30. С. 126-132.

36. Pidpala O. V., Lukash L. L. Distribution of the macaques genus-specific Alu repeat AluMacYa3 in the MGMT gene orthologs of Old World monkeys. Factors Experimental Evol. Organisms. 2023. Vol. 32. P. 148-154 [in Ukrainian] / Підпала О. В., Лукаш Л.Л. Поширення родоспецифічного Alu-повтору макак AluMacYa3 у гені MGMT мавпових. Фактори експериментальної еволюції організмів. 2023. Т. 32. С. 148154.

37. Quentin Y. Origin of the Alu family: a family of Alu-like monomers gave birth to the left and the right arms of the Alu elements. Nucleic Acids Res. 1992. Vol. 20, № 13. P. 3397-3401.

38. Raaum R. L., Sterner K. N., Noviello C. M., Stewart C. B., Disotell T. R. Catarrhine primate divergence dates estimated from complete mitochondrial genomes: concordance with fossil and nuclear DNA evidence. J. Hum. Evol. 2005. Vol. 48. P. 237-257.

39. Salem A. H, Ray D. A., Xing J., Callinan P. A., Myers J. S., Hedges D. J., Garber R. K., Witherspoon D. J., Jorde L. B., Batzer M. A. Alu elements and hominid phylogenetics. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. Vol. 100, № 22. P. 12787-12791. doi:10.1073/pnas.2133766100.

40. Schmitz J., Noll A., Raabe C. A., Churakov G., Voss R., Kiefmann M., Rozhdestvensky T., Brosius J., Baertsch R, Clawson H., Roos C., Zimin A., Minx P., Montague M. J., Wilson R. K., Warren W. C. Genome sequence of the basal haplorrhine primate Tarsius syrichta reveals unusual insertions. Nat. Commun. 2016. Vol. 7. P. 12997. doi: 10.1038/ncomms12997.

41. Skowronski J., Fanning T. G., Singer M. F. Unitlength line-1 transcripts in human teratocarcinoma Cells. Mol. Cell. Biol. 1988. Vol. 8, № 4. P. 13851397.

42. Smit A. F, Toth G., Riggs A. D., Jurka J. Ancestral, mammalian-wide subfamilies of LINE-1 repetitive sequences. J. Mol. Biol. 1995. Vol. 246, № 3. P. 401-417.

43. Sotero-Caio C. G., Platt R. N., Suh A., Ray D. A. Evolution and diversity of transposable elements in vertebrate genomes. Genome Biol. Evol. 2017. Vol. 9. P. 161-177. doi: 10.1093/gbe/evw264.

44. Ullu E., Tschudi C. Alu sequences are processed 7SL RNA genes. Nature. 1984. Vol. 312, № 5990. P. 171-172.

45. Vargiu L., Rodriguez-Tome P., Sper-ber G. O, Cadeddu M, Grandi N., Blikstad V., Tramontano E., Blomberg J. Classification and characterization of human endogenous retroviruses: mosaic forms are common. Retrovirology. 2016. Vol. 13. P. 7. doi: 10.1186/s12977-0150232-y.

Размещено на Allbest.ru