Published July 13, 2021 | Version v1
Publication Open

DNA transposons mediate duplications via transposition-independent and -dependent mechanisms in metazoans

Creators

  • 1. Chinese Academy of Sciences
  • 2. Shenyang Agricultural University
  • 3. Jet Propulsion Laboratory
  • 4. University of Wisconsin–Madison
  • 5. University of Chinese Academy of Sciences
  • 6. Peking University
  • 7. Peking University Cancer Hospital

Description

Abstract Despite long being considered as "junk", transposable elements (TEs) are now accepted as catalysts of evolution. One example is Mutator -like elements (MULEs, one type of terminal inverted repeat DNA TEs, or TIR TEs) capturing sequences as Pack-MULEs in plants. However, their origination mechanism remains perplexing, and whether TIR TEs mediate duplication in animals is almost unexplored. Here we identify 370 Pack-TIRs in 100 animal reference genomes and one Pack-TIR ( Ssk-FB4 ) family in fly populations. We find that single-copy Pack-TIRs are mostly generated via transposition-independent gap filling, and multicopy Pack-TIRs are likely generated by transposition after replication fork switching. We show that a proportion of Pack-TIRs are transcribed and often form chimeras with hosts. We also find that Ssk-FB4s represent a young protein family, as supported by proteomics and signatures of positive selection. Thus, TIR TEs catalyze new gene structures and new genes in animals via both transposition-independent and -dependent mechanisms.

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

Translated Description (Arabic)

الخلاصة على الرغم من اعتبار العناصر القابلة للنقل منذ فترة طويلة "خردة"، إلا أنها مقبولة الآن كمحفزات للتطور. أحد الأمثلة على ذلك هو العناصر الشبيهة بالطفرة (MULEs، نوع واحد من التكرارات المعكوسة للحمض النووي TEs، أو TIR TEs) التي تلتقط التسلسلات على شكل حزمة MULEs في النباتات. ومع ذلك، لا تزال آلية نشأتها محيرة، وما إذا كانت TIR TEs تتوسط الازدواجية في الحيوانات غير مستكشفة تقريبًا. نحدد هنا 370 حزمة TIRs في 100 جينوم مرجعي حيواني وعائلة Pack - TIR واحدة ( Ssk - FB4) في تجمعات الذباب. نجد أن نسخة واحدة من Pack - TIRs يتم إنشاؤها في الغالب عن طريق ملء الفجوات المستقلة عن النقل، ومن المحتمل أن يتم إنشاء نسخ متعددة من Pack - TIRs عن طريق النقل بعد تبديل شوكة النسخ المتماثل. نظهر أن نسبة من حزمة TIRs يتم نسخها وغالبًا ما تشكل خيالًا مع المضيفين. نجد أيضًا أن Ssk - FB4s تمثل عائلة بروتينية شابة، كما تدعمها البروتينات وتواقيع الانتقاء الإيجابي. وبالتالي، تحفز TIR TEs الهياكل الجينية الجديدة والجينات الجديدة في الحيوانات عبر كل من الآليات المستقلة عن التحول والآليات المعتمدة على النقل.

Translated Description (French)

Résumé Bien qu'ils soient depuis longtemps considérés comme des « déchets », les éléments transposables (ET) sont désormais acceptés comme catalyseurs de l'évolution. Un exemple est les éléments de type mutateur (MULE, un type de TE d'ADN répétitif inversé terminal, ou TE tir) capturant des séquences sous forme de Pack-MULE dans les plantes. Cependant, leur mécanisme d'origine reste perplexe, et la question de savoir si les TE tir médiatisent la duplication chez les animaux est presque inexplorée. Ici, nous identifions 370 Pack-TIR dans 100 génomes animaux de référence et une famille Pack-TIR ( Ssk-FB4 ) dans des populations de mouches. Nous constatons que les TIR pack en une seule copie sont principalement générés par le remplissage des espaces indépendants de la transposition, et que les TIR pack en plusieurs copies sont probablement générés par la transposition après le basculement de la fourche de réplication. Nous montrons qu'une partie des Pack-TIR sont transcrits et forment souvent des chimères avec les hôtes. Nous constatons également que les Ssk-FB4 représentent une famille de protéines jeune, soutenue par la protéomique et les signatures de sélection positive. Ainsi, les TE tir catalysent de nouvelles structures géniques et de nouveaux gènes chez les animaux via des mécanismes à la fois indépendants de la transposition et dépendants.

Translated Description (Spanish)

Resumen A pesar de ser considerados durante mucho tiempo como "basura", los elementos transponibles (TE) ahora se aceptan como catalizadores de la evolución. Un ejemplo son los elementos tipo mutador (MULE, un tipo de TE de ADN de repetición invertida terminal o TE TIR) que capturan secuencias como Pack-MULE en plantas. Sin embargo, su mecanismo de origen sigue siendo desconcertante, y si los TE TIR median la duplicación en animales está casi inexplorado. Aquí identificamos 370 Pack-TIR en 100 genomas de referencia animal y una familia Pack-TIR ( Ssk-FB4 ) en poblaciones de moscas. Encontramos que los Pack-TIR de una sola copia se generan principalmente a través del llenado de brechas independiente de la transposición, y es probable que los Pack-TIR multicopia se generen por transposición después de la conmutación de la bifurcación de replicación. Mostramos que una proporción de los Pack-TIR se transcriben y, a menudo, forman quimeras con los anfitriones. También encontramos que los Ssk-FB4 representan una familia de proteínas jóvenes, respaldada por la proteómica y las firmas de selección positiva. Por lo tanto, los TE TIR catalizan nuevas estructuras génicas y nuevos genes en animales a través de mecanismos independientes y dependientes de la transposición.

Files

s41467-021-24585-9.pdf.pdf

Files (1.2 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
md5:09b7c7b3a5d0541eced8770376b6a772
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تتوسط نقلات الحمض النووي الازدواجية عن طريق آليات مستقلة عن النقل وتعتمد عليها في الحيوانات المتخلفة
Translated title (French)
Les transposons d'ADN médient les duplications via des mécanismes indépendants de la transposition et -dépendants chez les métazoaires
Translated title (Spanish)
Los transposones de ADN median las duplicaciones a través de mecanismos independientes y dependientes de la transposición en los metazoos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3182133758
DOI
10.1038/s41467-021-24585-9

Is supplement to
https://openalex.org/W4233550994 (Other)
https://openalex.org/W2409164047 (Other)
https://openalex.org/W2140034370 (Other)
https://openalex.org/W2116199374 (Other)
https://openalex.org/W2071117323 (Other)
https://openalex.org/W2069977817 (Other)
https://openalex.org/W2069568102 (Other)
https://openalex.org/W1984266848 (Other)
https://openalex.org/W1942326742 (Other)
https://openalex.org/W158947782 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1482190741
  • https://openalex.org/W1502326502
  • https://openalex.org/W1529888185
  • https://openalex.org/W1562579626
  • https://openalex.org/W1830727481
  • https://openalex.org/W1950226268
  • https://openalex.org/W1965769301
  • https://openalex.org/W1968164444
  • https://openalex.org/W1968461856
  • https://openalex.org/W1968939451
  • https://openalex.org/W1971856828
  • https://openalex.org/W1972117643
  • https://openalex.org/W1972195322
  • https://openalex.org/W1974122526
  • https://openalex.org/W1976445111
  • https://openalex.org/W1981195576
  • https://openalex.org/W1981244256
  • https://openalex.org/W1986904994
  • https://openalex.org/W1987553882
  • https://openalex.org/W1996409054
  • https://openalex.org/W1999078569
  • https://openalex.org/W2005205149
  • https://openalex.org/W2016914450
  • https://openalex.org/W2020912279
  • https://openalex.org/W2021341670
  • https://openalex.org/W2027364103
  • https://openalex.org/W2028190503
  • https://openalex.org/W2029772168
  • https://openalex.org/W2031211508
  • https://openalex.org/W2033047611
  • https://openalex.org/W2038464976
  • https://openalex.org/W2045036647
  • https://openalex.org/W2045227735
  • https://openalex.org/W2049110540
  • https://openalex.org/W2051658617
  • https://openalex.org/W2051768616
  • https://openalex.org/W2054010783
  • https://openalex.org/W2055821541
  • https://openalex.org/W2057844822
  • https://openalex.org/W2059864757
  • https://openalex.org/W2063535371
  • https://openalex.org/W2066535854
  • https://openalex.org/W2071679177
  • https://openalex.org/W2072713490
  • https://openalex.org/W2087288699
  • https://openalex.org/W2089681390
  • https://openalex.org/W2089988218
  • https://openalex.org/W2098905621
  • https://openalex.org/W2102907886
  • https://openalex.org/W2104430230
  • https://openalex.org/W2107312628
  • https://openalex.org/W2107666955
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2110335151
  • https://openalex.org/W2111229238
  • https://openalex.org/W2111657144
  • https://openalex.org/W2112775150
  • https://openalex.org/W2117925179
  • https://openalex.org/W2122912971
  • https://openalex.org/W2123036424
  • https://openalex.org/W2124560890
  • https://openalex.org/W2124700961
  • https://openalex.org/W2126419817
  • https://openalex.org/W2132926880
  • https://openalex.org/W2134907628
  • https://openalex.org/W2135082322
  • https://openalex.org/W2135462580
  • https://openalex.org/W2136145671
  • https://openalex.org/W2137759177
  • https://openalex.org/W2139582154
  • https://openalex.org/W2141052558
  • https://openalex.org/W2142466527
  • https://openalex.org/W2144690533
  • https://openalex.org/W2149992227
  • https://openalex.org/W2152222332
  • https://openalex.org/W2153452535
  • https://openalex.org/W2155011940
  • https://openalex.org/W2159629613
  • https://openalex.org/W2162531367
  • https://openalex.org/W2162927194
  • https://openalex.org/W2169456326
  • https://openalex.org/W2178257146
  • https://openalex.org/W2189876713
  • https://openalex.org/W2218530992
  • https://openalex.org/W2219725913
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2317717181
  • https://openalex.org/W2323326409
  • https://openalex.org/W2411468089
  • https://openalex.org/W2481029670
  • https://openalex.org/W2507209892
  • https://openalex.org/W2556624868
  • https://openalex.org/W2556763090
  • https://openalex.org/W2557610530
  • https://openalex.org/W2566065007
  • https://openalex.org/W2592348698
  • https://openalex.org/W2625007641
  • https://openalex.org/W2782974471
  • https://openalex.org/W2789642426
  • https://openalex.org/W2789843538
  • https://openalex.org/W2790597677
  • https://openalex.org/W2791375514
  • https://openalex.org/W2800434159
  • https://openalex.org/W2898243280
  • https://openalex.org/W2903309381
  • https://openalex.org/W2912184173
  • https://openalex.org/W2918025614
  • https://openalex.org/W2921723567
  • https://openalex.org/W2949073281
  • https://openalex.org/W2950354111
  • https://openalex.org/W2967667103
  • https://openalex.org/W2969431184
  • https://openalex.org/W2988053505
  • https://openalex.org/W2989998760
  • https://openalex.org/W2999539571
  • https://openalex.org/W3002878632
  • https://openalex.org/W3004480435
  • https://openalex.org/W3004584205
  • https://openalex.org/W3010261971
  • https://openalex.org/W3023749923
  • https://openalex.org/W3125686427
  • https://openalex.org/W3182133758
  • https://openalex.org/W864406791