Complete mitochondrial genome and phylogenetic analysis of Acanthogobius Hasta from the lower reaches of the Yangtze River
Zhiyong ZhangZhiwei ZhangFei ZhuChaofeng JiaQian MengRuijian SunShuyin ChenGuojun WuBo GaoJiapeng Huang
0
Citation
2
Reference
10
Related Paper
Abstract:
In this study, the mitochondrial genome of Acanthogobius hasta was fully sequenced compared to other fish species mitochondrial genome. The genome is 16,659 bp in length, including 2 ribosomal RNA genes, 13 protein-coding genes (PCGs), 22 transfer RNA genes, and a non-coding control region, the gene composition and order of which was similar to most reported from other vertebrates. Sequence analysis showed that the overall base composition is 27.8% for A, 28.0% for C, 17.4% for G, and 26.9% for T.Uracil
5S ribosomal RNA
Cite
Citations (0)
Στα ζώα η κληρονόμηση του μιτοχονδριακού DNA (mtDNA) είναι μητρική, δηλαδή όλοι οι απόγονοι φέρουν μόνο το μητρικό μιτοχονδριακό απλότυπο, ή αλλιώς μιτότυπο. Ως αποτέλεσμα της μητρικής κληρονόμησης του mtDNA, όλοι οι απόγονοι αναμένεται να φέρουν ένα μόνο μιτότυπο, μια κατάσταση που ονομάζεται ομοπλασμία. Ωστόσο, είναι αρκετά συχνή η παρατήρηση ατόμων που φέρουν παραπάνω από έναν μιτότυπους, είναι δηλαδή ετεροπλασμικοί. Η ετεροπλασμία μπορεί να προκύψει με δύο διαφορετικούς τρόπους. Ο πρώτος είναι μέσω μεταλλαγών που συμβαίνουν στο mtDNA. Ο δεύτερος είναι μέσω περιστασιακής κληρονόμησης του mtDNA από τον αρσενικό γονέα, ταυτόχρονα με την κληρονόμηση του μητρικού mtDNA, ένα φαινόμενο που ορίζεται ως διαρροή πατρικού mtDNA. Η μελέτη της διαρροής του πατρικού mtDNA παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, καθώς μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην αρμοστικότητα του mtDNA, αλλά και γενικότερα στην εξέλιξή του. Πιο συγκεκριμένα, λόγω του αφυλετικού τρόπου μεταβίβασής του το mtDNA συσσωρεύει γρηγορότερα μεταλλαγές σε σχέση με το πυρηνικό DNA (nDNA), παρ’ όλα αυτά το mtDNA παραμένει λειτουργικό. Η διαρροή μπορεί να συμβάλλει στη διατήρηση της λειτουργικότητας του mtDNA, καθώς η συνύπαρξη δύο διαφορετικών μιτότυπων μέσα σε ένα άτομο δημιουργεί τις κατάλληλες προϋποθέσεις για ανασυνδυασμό, ο οποίος αναστρέφει τη συσσώρευση επιβλαβών μεταλλαγών σε αυτό. Συνεπώς, η μελέτη της διαρροής και των προτύπων που τη χαρακτηρίζουν κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική.Στην πρώτη ενότητα πειραμάτων της διατριβής αυτής, χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της ετεροπλασμίας χιμαιρικές γραμμές Drosophila, που δηλαδή έφεραν nDNA από το είδος D. simulans και mtDNA από το είδος D. melanogaster. Οι γραμμές, που έχουν ένα συγκεκριμένο πυρηνικό υπόβαθρο, βρέθηκαν μετά από μία διαδικασία αντικατάστασης του mtDNA τους να είναι ετεροπλασμικές (si και mel μιτότυποι), ενώ γραμμές με άλλα πυρηνικά υπόβαθρα ήταν ομοπλασμικές για το μιτότυπο που εισάχθηκε. Μετά από μια σειρά πειραμάτων φάνηκε ότι η εμφάνιση του μιτότυπου mel στα άτομα σχετιζόταν με το Χ χρωμόσωμα της γραμμής DGRP-820, και μάλιστα με την περιοχή που ορίζεται από τους φαινοτυπικούς δείκτες f και mal. Ωστόσο, το γεγονός ότι από τις χιμαιρικές και ετεροπλασμικές γραμμές φαινόταν να διαρρέει πάντα μόνο ο μιτότυπος mel, και όχι ο μιτότυπος si, οδήγησε στην υπόθεση ότι τα παρατηρούμενα πρότυπα δεν οφείλονται σε πραγματική ετεροπλασμία, αλλά σε τμήμα του mtDNA που έχει εντεθεί στο nDNA (Nuclear Mitochondrial, NUMT). Για την επίλυση αυτού του ζητήματος σχεδιάστηκε μία σειρά διαφορετικών πειραμάτων. Τελικά, φάνηκε ότι τα παρατηρούμενα πρότυπα οφείλονται σε μια ένθεση NUMT σε μια περιοχή μεγέθους 3,15Mb, μεταξύ των δεικτών f και mal του Χ χρωμοσώματος. Υπολογίστηκε ότι η ένθεση που βρέθηκε είναι τουλάχιστον 16225bp, γεγονός που το καθιστά το μεγαλύτερου μεγέθους NUMT που έχει βρεθεί για το είδος D. melanogaster. Τέλος, συμπεράναμε ότι επειδή NUMTs απαντώνται ολοένα και πιο συχνά στα γονιδιώματα, δεδομένα ετεροπλασμίας πρέπει να αναλύονται με προσοχή προκειμένου να αποφεύγεται η σύγχυση πραγματικής ετεροπλασμίας και πλασματικής ετεροπλασμίας λόγω NUMT.Στην επόμενη ενότητα πειραμάτων, έγινε προσπάθεια να ανιχνευθεί το NUMT που αναφέρεται παραπάνω στο πλήρως αλληλουχημένο γονιδίωμα της γραμμής DGRP-820 με μια βιοπληροφορική προσέγγιση. Ειδικότερα, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα αλληλούχησης της γραμμής DGRP-820 κατατεθειμμένα σε βάση δεδομένων με σκοπό την αναζήτηση χιμαιρικών αναγνωσμάτων που ένα μέρος τους στοιχίζεται στο Χ χρωμόσωμα και ένα άλλο μέρος τους στοιχίζεται στο mtDNA. Τέτοια αναγνώσματα αναμένεται να αντιστοιχούν στα άκρα της ένθεσης που αναζητείται. Για την ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν τα αχαρτογράφητα αναγνώσματα που προέκυψαν μετά από στοίχιση με γονιδίωμα αναφοράς. Σε αυτά τα αναγνώσματα εφαρμόστηκε ο αλγόριθμος BLAST, ώστε να βρεθούν εκείνα που έχουν ομοιότητες και με το Χ χρωμόσωμα και με το mtDNA. Στα αποτελέσματα που προέκυψαν εφαρμόστηκαν φίλτρα προκειμένου να χαρακτηριστούν ζεύγη χιμαιρικών αναγνωσμάτων που θα αντιστοιχούσαν στα άκρα της ένθεσης. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν, ωστόσο, δεν ήταν δυνατό να περιοριστούν σε σημαντικό βαθμό ώστε να προκύψουν αναγνώσματα που θα είχαν τα χαρακτηριστικά που αναμένεται να έχουν όντας στα άκρα της ένθεσης. Επιπλέον, θετικός μάρτυρας που αναλύθηκε παράλληλα με τα άλλα αναγνώσματα, έδειξε ότι πιθανότατα τα χιμαιρικά αναγνώσματα που αντιστοιχούν στην ένθεση απορρίπτονται σε κάποιο σημείο της ανάλυσης. Υποθέτουμε ότι κύριος υπαίτιος για την αποτυχία της μεθόδου είναι το πολύ μικρό μέγεθος των αναγνωσμάτων που χρησιμοποιήθηκαν σε συνδυασμό με το μεγάλο μέγεθος της ένθεσης.Στην τελευταία ενότητα πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν μύγες Drosophila συλλεγμένες από φυσικό πληθυσμό προκειμένου να διαπιστώσουμε αν υπάρχουν διαφορές στη συχνότητα που παρατηρείται διαρροή λόγω του διαφορετικού υπόβαθρού που έχουν οι μύγες. Για το σκοπό αυτό κατασκευάστηκαν ισοθηλυκές γραμμές του είδους D. simulans, θηλυκά από τις οποίες διασταυρώθηκαν με αρσενικά άτομα του εργαστηριακού είδους D. mauritiana. Συνολικά, ελέγχθηκαν για ετεροπλασμία 2292 άτομα που προέρχονταν από 15 ισοθηλυκές γραμμές. Από τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι στα αρσενικά από τρεις ισοθηλυκές γραμμές απαντάται διαρροή με μεγαλύτερη συχνότητα σε σχέση με κάποιες άλλες γραμμές. Αντίστοιχη διαφορά παρατηρήθηκε και μετά την ανάλυση της συχνότητας της διαρροής αυτή τη φορά στο σύνολο των απογόνων. Επιπλέον, στους απογόνους που προέρχονταν από δύο συγκεκριμένες ισοθηλυκές γραμμές δεν παρατηρήθηκε διαφορά στα ποσοστά ετεροπλασμίας μεταξύ θυληκών και αρσενικών, όπως αναμενόταν από προηγούμενες μελέτες. Από τα αποτελέσματα συμπεράναμε ότι η διαρροή πατρικού mtDNA σχετίζεται άμεσα με τα διαφορετικά πυρηνικά υπόβαθρα των ισοθηλυκών γραμμών D. simulans, υποδεικνύοντας ότι η διαρροή δεν είναι ένα τυχαίο γεγονός που προκύπτει από την αποτυχία των μηχανισμών που αποκλείουν την κληρονόμηση του πατρικού mtDNA, αλλά μια διαδικασία που ελέγχεται από το nDNA.
Nuclear DNA
mtDNA control region
Cite
Citations (0)
Uracil
5S ribosomal RNA
Cite
Citations (24)
The aggregation of ribosomal RNA species during chromatography on methylated albumin on kieselguhr was decreased from 50 to 15% by the lower salt concentrations made possible by the use of higher pH values. The polydisperse RNA was resolved into two fractions. About 50% was eluted with the rRNA whereas the remainder was bound to the column, and was recovered only by solubilization of the methylated albumin. Both fractions of polydisperse RNA were similar in size range, but the bound fraction was considerably richer in AMP. No D-RNA (DNA-like RNA) peak was resolved under these conditions of column fractionation. However, the properties of the bound RNA were consistent with it containing both D-RNA and TB-RNA (tenaciously bound RNA). The relationship between these two fractions of AMP-rich RNA was considered. The bound RNA and ribosomal RNA responded differently to various treatments. The salt concentration required to elute ribosomal RNA was halved by increasing the pH of the fractionation, but the amount of bound RNA was in fact increased. Denaturation by hot urea decreased the binding of ribosomal RNA to the methylated albumin, but did not facilitate elution of bound RNA. The high affinity between the AMP-rich polydisperse RNA and the methylated albumin does not therefore appear to arise for the secondary structure conferred by the high AMP content.
5S ribosomal RNA
50S
RNA polymerase I
Cite
Citations (12)
5S ribosomal RNA
Cite
Citations (331)
Interactions between tRNA or its analogs and 23S rRNA in the large ribosomal subunit were analyzed by RNA footprinting and by modification–interference selection. In the E site, tRNA protected bases G2112, A2392, and C2394 of 23S rRNA. Truncated tRNA, lacking the anticodon stem-loop, protected A2392 and C2394, but not G2112, and tRNA derivatives with a shortened 3′ end protected only G2112, but not A2392 or C2394. Modification interference revealed C2394 as the only accessible nucleotide in 23S rRNA whose modification interferes with binding of tRNA in the large ribosomal subunit E site. The results suggest a direct contact between A76 of tRNA A76 and C2394 of 23S rRNA. Protections at G2112 may reflect interaction of this 23S rRNA region with the tRNA central fold.
23S ribosomal RNA
P-site
5.8S ribosomal RNA
Footprinting
50S
5S ribosomal RNA
Cite
Citations (24)
人类线粒体DNA(mtDNA)是一个长度16,569bp 的环状分子，编码13 种蛋白
质、22 种tRNA 和2 种rRNA。由于mtDNA 全基因组信息具有缺乏重组、母系
遗传、高突变速率和相对较高的分辨率等特点，近年来已经成为重建人类历史的
重要工具。这些研究已经证实，mtDNA 最古老的六个单倍型类群，L0-L5，在非
洲特异的出现；而6-7 万年前从L3 衍生出的M 和N 两个超类群最终占领了世界
其他地区。然而，mtDNA 全序列研究在世界上某些特定地区尚是一片空白，其
中之一便是作为人类“走出非洲”的关键区域——印度。
为弥补这一空白，我们从 1200 个印度样品中选择了131 个可以代表所有主
要单倍型类群的个体，进行了全基因组扩增和测序，手工重建并软件验证了系统
发育关系树。我们的结果发现了12 个新的印度特有单倍型类群(N5, R7, R8, R30,
R31, M34-M40)，修订了11 个已知特有单倍型类群(N1d, R5, R6, U2a, U2b, U2c,
M2, M4, M5, M6, M30)的定义，详细描述了存在于印度的欧洲特有类群(HV, JT, U,
N1, W)。
这一工作产生了多个推论。第一个是关于人类“走出非洲”假说长期以来
存在的争论。欧亚大陆和大洋洲mtDNA 在M 和N(包括R)超类群系统发育关系
上星状和不重叠的分布，表明了人类走出非洲是沿着亚洲海岸线(即所谓的“南
方路线”)的一个快速扩散的过程。第二个推论是关于存在于印度的欧洲特有世
系。与典型的欧洲世系相比，这些世系仅仅存在一到两个突变，从而证实了新石
器时代以来来自于近东新月地带或中亚高原的基因流。第三个推论涉及一个早期
的印度全序列研究。仔细分析其数据表明，他们的数据丢失了很多基部的特有突
变并产生了多个幻影突变，从而证实了系统发育思想对检测数据质量的作用。
随着印度人群 mtDNA 全序列研究的完成，人类mtDNA 系统发育的基本框
架得以建立。人类mtDNA 明显地呈现出大洲特异性分布。目前已经有两种假说用来解释这一现象。传统的观点把这一现象归于遗传漂变；而近期的选择假说认
为选择在人类mtDNA 的分化中扮演了极其重要的角色，而气候是主要的选择压
力。为解决这一争论，我们收集了来自南亚、大洋洲和东亚三个具有不同气候的
地区的mtDNA，使用直接计数的办法比较了各个大洲之间同义突变和异义突变
的差异。结果表明，几乎在所有的基因中，异义突变的数量低于同义突变的数量，
从而表明纯净化选择是人类mtDNA 进化中的主要力量。然而，在这三个大洲之
间没有发现显著的差异，表明mtDNA 在这三个区域上所承受的选择压力基本相
同。这一结果表明，气候不大可能是造成人类mtDNA 分化的主要原因。
Nuclear DNA
mtDNA control region
Cite
Citations (0)
Uracil
5S ribosomal RNA
Cite
Citations (0)
哺乳動物には,2種類のゲノム,核DNAとミトコンドリアDNA(mtDNA)が存在している.mtDNAの遺伝様式は,母性遺伝と急調分離に代表されるように,核DNAとは大きく異なる. mtDNAは古くから母性遺伝をすることが信じられてきた.なぜなら,哺乳動物では卵に存在するmtDNAコピー数が精子よりも103-4倍多く,極微量の精子由来mtDNAが次世代へと伝達されることが考えにくかったためである.しかし,当時の技術ではこの極微量の"精子由来のmtDNA"が検出されず,父親由来のmtDNAが子孫へ伝達している可能性が残されていた.その後,高感度なPCR法を用いることで,マウス精子のmtDNAが前核期後期までに消失することが示され,幾つかの特殊な事例を除き,mtDNAは完全に母性遺伝することが,実験的に証明された.形態学的解析からもマウスでは受精時に卵細胞質内に侵入した精子由来ミトコンドリアが2細胞期までにほぼ消失する様子が観察されており,ユビキチン‐プロテアソーム分解系の関与が報告されている. 一方,急調分離とはmtDNAの状態がヘテロプラズミーからホモプラズミーへ速やかに移行する遺伝現象である.mtDNAは体細胞では103-4コピー存在しており,核DNAの約1-10倍も変異を起こしやすい.このことから,ヘテロプラズミーの方がホモプラズミーより起こりやすいことが想定されるが,実際はその逆で一つの細胞に複数のmtDNA分子種が存在することは極めて稀である.このホモプラズミー維持の機構が「ボトルネック効果」であり,これまで「雌性生殖系の細胞中のmtDNA数が極端に減少する」としたモデルが広く受入れられてきた.ところが,実際にmtDNA分子数を我々が測定するとそのコピー数に極端な減少は無く,ホモプラズミーの維持はコピー数減少以外の機構によってmtDNAの分離単位の実効数が小さくなるためと考えられる.
mtDNA control region
Cite
Citations (1)