Published October 29, 2019 | Version v1
Publication Open

Diversity of PBI-DdeI satellite DNA in snakes correlates with rapid independent evolution and different functional roles

Creators

  • 1. Kasetsart University
  • 2. Zoological Park Organization
  • 3. Queen Saovabha Memorial Institute
  • 4. Thai Red Cross Society

Description

Abstract To better understand PBI-DdeI satellite DNA located in the centromeric region of python, molecular evolution analysis was conducted on 40 snake species. A ladder-like pattern of DNA bands with repetition of the 194–210 bp monomer was observed in 15 species using PCR. Molecular cloning was performed to obtain 97 AT-rich monomer sequences. Phylogenetic and network analyses showed three PBI-DdeI subfamilies with sequences grouped in species-specific clusters, suggesting rapid evolution. Slow evolution was found in eight species with shared PBI-DdeI sequences, suggesting recent species diversification, allowing PBI-DdeI no time to diverge, with limited homogenization and fixation processes. Quantitative real-time PCR showed large differences in copy number between Python bivittatus and other snakes, consistent with repeat scanning of whole genome sequences. Copy numbers were significantly higher in female Naja kaouthia than in males, concurring with chromosomal distribution of PBI-DdeI specifically localized to female W chromosomes. PBI-DdeI might act as an evolutionary driver with several repeats to promote W chromosome differentiation and heterochromatinization in N . kaouthia . Analysis revealed PBI-DdeI with a reduced copy number, compared to P . bivittatus , in most snakes studied, and it is possible that it subsequently dispersed and amplified on W chromosomes with different functional roles in N . kaouthia .

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة لفهم أفضل للحمض النووي للأقمار الصناعية PBI - DdeI الموجود في المنطقة المركزية من الثعبان، تم إجراء تحليل التطور الجزيئي على 40 نوعًا من الثعابين. لوحظ نمط شبيه بالسلم من نطاقات الحمض النووي مع تكرار مونومر 194–210 bp في 15 نوعًا باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل. تم إجراء الاستنساخ الجزيئي للحصول على 97 تسلسل مونومر غني بـ AT. أظهرت التحليلات الوراثية والشبكية ثلاث فصائل فرعية من PBI - DdeI بتسلسلات مجمعة في مجموعات خاصة بالأنواع، مما يشير إلى تطور سريع. تم العثور على التطور البطيء في ثمانية أنواع ذات تسلسلات PBI - DdeI مشتركة، مما يشير إلى تنوع الأنواع الحديثة، مما يسمح لـ PBI - DdeI بعدم وجود وقت للتباعد، مع عمليات تجانس وتثبيت محدودة. أظهر تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي اختلافات كبيرة في عدد النسخ بين بايثون بيفيتاتوس والثعابين الأخرى، بما يتفق مع تكرار مسح تسلسلات الجينوم بأكملها. كانت أرقام النسخ أعلى بكثير في ناجا كاوثيا الأنثوية منها في الذكور، متوافقة مع التوزيع الكروموسومي لـ PBI - DdeI المترجمة خصيصًا لكروموسومات W الأنثوية. قد يعمل PBI - DdeI كمحرك تطوري مع العديد من التكرارات لتعزيز تمايز الكروموسوم W والكروماتين غير المتجانس في N . kaouthia . كشف التحليل أن PBI - DdeI مع عدد نسخ منخفض، مقارنة بـ P . bivittatus ، في معظم الثعابين التي تمت دراستها، ومن الممكن أن يتشتت ويتضخم لاحقًا على الكروموسومات W مع أدوار وظيفية مختلفة في N . kaouthia .

Translated Description (French)

Résumé Afin de mieux comprendre l'ADN satellite PBI-DdeI situé dans la région centromérique du python, une analyse de l'évolution moléculaire a été menée sur 40 espèces de serpents. Un modèle en échelle de bandes d'ADN avec répétition du monomère de 194–210 pb a été observé chez 15 espèces en utilisant la PCR. Le clonage moléculaire a été effectué pour obtenir 97 séquences de monomères riches en AT. Les analyses phylogénétiques et de réseau ont montré trois sous-familles PBI-DdeI avec des séquences regroupées en grappes spécifiques aux espèces, suggérant une évolution rapide. Une évolution lente a été trouvée chez huit espèces avec des séquences PBI-DdeI partagées, suggérant une diversification récente des espèces, permettant à PBI-DdeI de ne pas diverger, avec des processus d'homogénéisation et de fixation limités. La PCR quantitative en temps réel a montré de grandes différences dans le nombre de copies entre Python bivittatus et d'autres serpents, ce qui est cohérent avec le balayage répété des séquences du génome entier. Le nombre de copies était significativement plus élevé chez les femelles Naja kaouthia que chez les mâles, concordant avec la distribution chromosomique de PBI-DdeI spécifiquement localisée sur les chromosomes W femelles. PBI-DdeI pourrait agir comme un moteur évolutif avec plusieurs répétitions pour promouvoir la différenciation et l'hétérochromatinisation du chromosome W chez N . kaouthia . L'analyse a révélé PBI-DdeI avec un nombre de copies réduit, par rapport à P. bivittatus , chez la plupart des serpents étudiés, et il est possible qu'il se soit ensuite dispersé et amplifié sur les chromosomes W avec des rôles fonctionnels différents chez N . kaouthia .

Translated Description (Spanish)

Resumen Para comprender mejor el ADN satélite de PBI-DdeI ubicado en la región centromérica de pitón, se realizó un análisis de evolución molecular en 40 especies de serpientes. Se observó un patrón similar a una escalera de bandas de ADN con repetición del monómero de 194–210 pb en 15 especies utilizando PCR. La clonación molecular se realizó para obtener 97 secuencias monoméricas ricas en AT. Los análisis filogenéticos y de red mostraron tres subfamilias de PBI-DdeI con secuencias agrupadas en grupos específicos de la especie, lo que sugiere una rápida evolución. Se encontró una evolución lenta en ocho especies con secuencias PBI-DdeI compartidas, lo que sugiere una diversificación reciente de las especies, lo que permite que PBI-DdeI no tenga tiempo para divergir, con procesos limitados de homogeneización y fijación. La PCR cuantitativa en tiempo real mostró grandes diferencias en el número de copias entre Python bivittatus y otras serpientes, consistente con el escaneo repetido de secuencias genómicas completas. El número de copias fue significativamente mayor en mujeres Naja kaouthia que en hombres, coincidiendo con la distribución cromosómica de PBI-DdeI localizada específicamente en los cromosomas W femeninos. PBI-DdeI podría actuar como un impulsor evolutivo con varias repeticiones para promover la diferenciación y heterocromatinización del cromosoma W en N. kaouthia . El análisis reveló PBI-DdeI con un número de copias reducido, en comparación con P. bivittatus , en la mayoría de las serpientes estudiadas, y es posible que posteriormente se dispersara y amplificara en los cromosomas W con diferentes funciones en N. kaouthia .

Files

s41598-019-51863-w.pdf.pdf

Files (2.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d4377e29aeaefefa1aac20802b46e620
2.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يرتبط تنوع الحمض النووي للأقمار الصناعية PBI - DdeI في الثعابين بالتطور المستقل السريع والأدوار الوظيفية المختلفة
Translated title (French)
La diversité de l'ADN satellite PBI-DdeI chez les serpents est corrélée à une évolution rapide et indépendante et à différents rôles fonctionnels
Translated title (Spanish)
La diversidad del ADN satelital de PBI-DdeI en serpientes se correlaciona con una rápida evolución independiente y diferentes roles funcionales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2982651015
DOI
10.1038/s41598-019-51863-w

Is supplement to
https://openalex.org/W4312203868 (Other)
https://openalex.org/W2887989115 (Other)
https://openalex.org/W2529820324 (Other)
https://openalex.org/W2163438489 (Other)
https://openalex.org/W2144958703 (Other)
https://openalex.org/W2080976994 (Other)
https://openalex.org/W2080410528 (Other)
https://openalex.org/W2069013776 (Other)
https://openalex.org/W2059637021 (Other)
https://openalex.org/W2038264393 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1021978591
  • https://openalex.org/W1519266993
  • https://openalex.org/W1864063377
  • https://openalex.org/W1946252112
  • https://openalex.org/W1974525299
  • https://openalex.org/W1981031590
  • https://openalex.org/W1981291413
  • https://openalex.org/W1986178517
  • https://openalex.org/W1990074132
  • https://openalex.org/W2009544155
  • https://openalex.org/W2011151853
  • https://openalex.org/W2014728774
  • https://openalex.org/W2017454882
  • https://openalex.org/W2019150591
  • https://openalex.org/W2049255844
  • https://openalex.org/W2059088642
  • https://openalex.org/W2064512698
  • https://openalex.org/W2073179932
  • https://openalex.org/W2075758019
  • https://openalex.org/W2079750072
  • https://openalex.org/W2092101353
  • https://openalex.org/W2099703385
  • https://openalex.org/W2103022083
  • https://openalex.org/W2107277218
  • https://openalex.org/W2115556561
  • https://openalex.org/W2137156310
  • https://openalex.org/W2141049462
  • https://openalex.org/W2150146437
  • https://openalex.org/W2154241726
  • https://openalex.org/W2154845780
  • https://openalex.org/W2159910113
  • https://openalex.org/W2160969485
  • https://openalex.org/W2161444534
  • https://openalex.org/W2163663901
  • https://openalex.org/W2170587652
  • https://openalex.org/W2170642630
  • https://openalex.org/W2298453284
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2323651502
  • https://openalex.org/W2411324446
  • https://openalex.org/W2519237538
  • https://openalex.org/W2558654912
  • https://openalex.org/W2620341204
  • https://openalex.org/W2731699473
  • https://openalex.org/W2747593879
  • https://openalex.org/W2758644456
  • https://openalex.org/W2761715822
  • https://openalex.org/W2767674493
  • https://openalex.org/W2792221854
  • https://openalex.org/W2803533364
  • https://openalex.org/W2883792329
  • https://openalex.org/W2905512948
  • https://openalex.org/W2916195085
  • https://openalex.org/W2969669122
  • https://openalex.org/W4234230895