Detail publikace
Satellite DNA and Transposable Elements in Seabuckthorn (Hippophae rhamnoides), a Dioecious Plant with Small Y and Large X Chromosomes
Razumova Olga
Martínek Tomáš, doc. Ing., Ph.D. (UPSY)
Alexandrov Oleg
Divashuk Mikhail
Kubát Zdeněk
Hobza Roman
Karlov Gennady
Kejnovský Eduard, doc. RNDr., CSc.
pohlavní chromozomy, kompozice genomu, chromozomální umístění, repetitivní DNA
Rakytník (Hippophae rhamnoides) je dvoudomý keř bežně používán ve farmaceutickém, kosmetickém a enviromentálním průmyslu jako zdroj oleje, minerálů a vitamínů. V této studii jsme analyzovali transpozony a satelity v jeho genomu. Vykonali jsme Illumina sekvenování a rekonstruovali jsme hlavní repetitivní DNA sekvence. Pro analýzu dat jsme vyvinuli nový bioinformatický přístup pro pokročilou analýzu satelitní DNA a ukázali jsme, že okolo 25% genomu tvoří satelitní DNA a asi 24% je tvořených transpozony, u kterých dominují Ty3/Gypsy a Ty1/Copia LTR retrotranspozony. FISH mapování odhalilo satelit akumulovaný na X chromozomu, Y specifický satelit a satelit akumulovaný na obou pohlavních chromozomech, přičemž většina satelitů byla nalzena na autosomech. Transpozibilní elementy byly umístněny většinou v subtelomerách všech chromozomů. 5S rDNA a 45S rDNA byly lokalizovány každá na jednom autosomálním lokusu. Přestože jsme demonstrovali malou velikost Y chromozomu a na něm akumulovanou satelitní DNA, nebyli jsme schopni odhadnou věk a rozsah degenerace Y chromozomu. Analýza dvoudomých příbuzných jako je např. Shepherdia by lépe objasnila evoluci pohlavních chromosomů.
Rakytník (Hippophae rhamnoides) je dvoudomý keř běžně používaný ve farmaceutickém, kosmetickém a environmentálním průmyslu jako zdroj oleje, minerálů a vitamínů. U rostlin je jen několik málo druhů s odděleným pohlavím. Studium těchto druhů pomáhá pochopit evoluci pohlavních chromozomů X a Y. V této studii byla prezentována první rozsáhla analýza obsahu genomu rakytníku se zaměřením na repetitivní oblasti - transpozony a satelity, které se mohou v průběhu evoluce na pohlavních chromozomech akumulovat nebo se ztrácet.
V rámci studie byl vyvinut nový bioinformatický přístup pro pokročilou analýzu satelitní DNA. Podařilo se odhalit celkově 12 různých rodin satelitů včetně satelitu akumulovaného na X chromozomu, Y specifický satelit a satelit akumulovaný na obou pohlavních chromozomech, přičemž většina satelitů byla nalezena na autozomech. Jelikož většina rostlinných druhů s odděleným pohlavím disponuje velkým Y a malým X chromozomem, u rakytníku se nám díky identifikaci Y specifického satelitu a fluorescence in situ hybridizaci podařilo demonstrovat, že rakytník má XY systém determinace pohlaví s malým Y a velkým X chromozomem.
V rámci této studie byla provedena první rozsáhlá analýza genomu rakytníku se zaměřením na repetitivní oblasti (úseky, které se v DNA často opakují). Repetitivní DNA zahrnuje jednak transpozony, tj. úseky mající schopnost přesouvat se v genomu z jednoho místa na druhé (tzv. mobilní DNA), a satelitní DNA, která je tvořena dlouhými oblastmi tandemových opakování. Ukazuje se, že repetitivní sekvence se v průběhu evoluce daného organizmu akumulují, případně mizí z pohlavních chromozomů. Pomocí nového bioinformatického přístupu pro analýzu satelitní DNA se nám podařilo identifikovat satelit akumulovaný na X chromozomu, Y specifický satelit a satelit akumulovaný na obou pohlavních chromozomech. Metodou lokalizace přítomnosti specifické DNA sekvence se podařilo prokázat, že rakytník disponuje malým Y a velkým X pohlavním chromozomem, což je v rostlinné říši neobvyklé.
Odborný článek byl dosud citován 12 mezinárodními časopiseckými publikacemi.
@article{BUT144426,
author="Janka {Puterová} and Olga {Razumova} and Tomáš {Martínek} and Oleg {Alexandrov} and Mikhail {Divashuk} and Zdeněk {Kubát} and Roman {Hobza} and Gennady {Karlov} and Eduard {Kejnovský}",
title="Satellite DNA and Transposable Elements in Seabuckthorn (Hippophae rhamnoides), a Dioecious Plant with Small Y and Large X Chromosomes",
journal="GENOME BIOL EVOL",
year="2017",
volume="9",
number="1",
pages="197--212",
doi="10.1093/gbe/evw303",
issn="1759-6653",
url="https://academic.oup.com/gbe/article/9/1/197/2830930"
}