Elementy ultra-zachowane (UCE) to sekwencje DNA, które są w 100% identyczne (bez podstawień, insercji lub delecji) i zlokalizowane w pozycjach syntenicznych w co najmniej dwóch genomach. Chociaż w genomach zwierząt znaleziono setki UCEs genomach zwierząt, niewiele wiadomo na temat występowania ultrakonserwacji w genomach roślin. genomach roślin. Korzystając z podejścia wyszukiwania informacji bez dopasowania, zidentyfikowaliśmy kompleksowo zidentyfikowaliśmy wszystkie długie identyczne elementy wielogatunkowe (LIME), które obejmują zarówno regiony synteniczne, jak i niesynteniczne, o co najmniej 100 identycznych parach zasad par zasad wspólnych dla co najmniej dwóch genomów. Wśród sześciu genomów zwierząt znaleźliśmy wcześniej znane synteniczne UCE, a także wcześniej nieopisane elementy niesynteniczne elementy. Natomiast wśród sześciu genomów roślinnych znaleźliśmy tylko niesynteniczne LIME. LIME można również sklasyfikować jako proste (powtarzalne) lub złożone (nierepetytywne), mogą występować w wielu kopiach w genomie i często są często rozprzestrzeniają się na wielu chromosomach. Chociaż złożone LIME znaleziono w genomach zarówno w genomach zwierząt, jak i roślin, różniły się one znacznie pod względem składu i liczby kopii. i liczbą kopii. Dalsze analizy roślinnych LIME ujawniły ich funkcjonalną różnorodność, obejmującą elementy znajdujące się w pobliżu rRNA i genów kodujących enzymy, jak również te jak również te znalezione w transpozonach i niekodującym DNA. Doszliśmy do wniosku, że pomimo że pomimo powszechnej obecności LIME zarówno w liniach zwierzęcych, jak i roślinnych, procesy ewolucyjne procesy ewolucyjne związane z tworzeniem i utrzymywaniem tych elementów różnią się w obu grupach. w obu grupach i są prawdopodobnie związane z kilkoma mechanizmami, w tym transfer materiału genetycznego z genomów organellarnych do jądrowych, wytwarzanie sekwencji de novo wytwarzanie sekwencji i selekcja oczyszczająca. --- Konserwowane sekwencje niekodujące (CNS) w DNA są niezawodnymi wskaźnikami do elementów regulacyjnych elementów kontrolujących ekspresję genów. Wykorzystując podejście genomiki porównawczej z czterech gatunków roślin dwuliściennych (Arabidopsis thaliana, papaja [Carica papaya], topola [Populus trichocarpa] i winogrono [Vitis vinifera]), wykryliśmy setki CNS przed genami Arabidopsis. Odrębne pozycjonowanie, długość i wzbogacenie dla miejsc wiązania czynników transkrypcyjnych sugerują, że te CNS odgrywają funkcjonalną rolę w regulacji transkrypcji. Wzbogacenie czynników transkrypcyjnych czynników transkrypcyjnych w zestawie genów związanych z CNS jest zgodne z hipotezą hipotezą, że razem tworzą one część konserwatywnej sieci transkrypcyjnej której funkcją jest regulacja innych czynników transkrypcyjnych i kontrola rozwoju. rozwój. Zidentyfikowaliśmy zestaw promotorów, w których mechanizmy regulacyjne są są prawdopodobnie wspólne dla organizmu modelowego Arabidopsis i innych roślin dwuliściennych, zapewniając obszary do dalszych badań. --- Przeprowadzono badania konserwatywnych sekwencji niekodujących (CNS) wśród genów z gatunków zbóż jednoliściennych przeprowadzono w celu oceny ogólnych właściwości CNS w genomach traw i ich korelacji ze znanymi elementami regulacyjnymi promotora. Wstępne Wstępne porównania 11 ortologicznych par genów kukurydzy i ryżu wykazały, że wcześniej motywy regulacyjne mogą być zidentyfikowane w krótkich CNS, ale nie mogą być niezawodnie odróżnić od losowych dopasowań sekwencji. Wśród różnych testowanych algorytmów śladów filogenetycznych, narzędzie VISTA dało najbardziej najbardziej informatywne dopasowania sekwencji niekodujących. VISTA została wykorzystana do badania CNS wśród wszystkich publicznie dostępnych sekwencji genomowych kukurydzy, ryżu, pszenicy, jęczmienia, i sorgo, reprezentujących >300 porównań genów. Porównania ortologicznych genów par genów kukurydza-ryż i kukurydza-sorgo zidentyfikowano 20 bp jako minimalną długość kryterium dla znaczącego CNS wśród genów trawy, z kilkoma takimi CNS, które okazały się być zachowanych w ryżu, kukurydzy, sorgo i jęczmieniu. Częstotliwość i długość CNS zbóż, a także wskaźniki substytucji nukleotydów w CNS były zgodne ze znanymi odległościami filogenetycznymi między porównywanymi gatunkami. The implikacje tych ustaleń dla ewolucji sekwencji promotorów genów zbóż i użyteczność wykorzystania prawie ukończonej sekwencji genomu ryżu do przewidywania kandydujących elementów regulatorowych w innych genach zbóż poprzez filogenetyczne filogenetyczną. --- Elementy ultra-zachowane, sekwencje o 100% identyczności bez wstawek lub delecji między genomami między genomami, zostały znalezione zarówno w genomach kręgowców, jak i bezkręgowców. genomach kręgowców i bezkręgowców; czy genomy roślin zawierają elementy ultrakonserwatywne, jest jednak nieznane. W związku z tym porównaliśmy genomy Arabidopsis thaliana i ryżu, które rozeszły się około 200 milionów lat temu, i zidentyfikowaliśmy 25 ultrakonserwatywnych elementów, które są dłuższe niż 100 bp. Podobne do tych znalezionych wcześniej, ultra-zachowane elementy w roślinach mają tendencję do występowania w klastrach i lokalizowania się w regionach niekodujących regionach niekodujących; niemniej jednak mają one wiele odrębnych cech. Na przykład, najdłuższy ultra-zachowany element między 2 genomami roślin wynosi 1491 bp, znacznie dłuższy niż najdłuższy (779 bp) między genomami człowieka i gryzonia. Niektóre implikacje biologiczne, ale funkcje tych roślinnych elementów ultrakonserwatywnych roślinnych i powody, dla których są one praktycznie zamrożone podczas ewolucji przez miliony lat, pozostają niezmienione. ewolucji przez miliony lat pozostają tajemnicą. --- Tutaj opisujemy budowę filogenetycznie głębokiego dopasowania całego genomu wyrównanie 20 roślin kwitnących, wraz z analizą genomu roślinnego roślin. Każdy uwzględniony genom okrytozalążkowy został dopasowany do genomu referencyjnego, Arabidopsis thaliana, przy użyciu paradygmatu LASTZ/MULTIZ i narzędzi z University of California-Santa Cruz Genome Browser. Oprócz wielokrotnego wyrównania, stworzyliśmy lokalną przeglądarkę genomu wyświetlającą wiele nowo wygenerowanych adnotacji genomu, a także adnotacje pochodzące z opublikowanych danych innych grup badawczych. z opublikowanych danych innych grup badawczych. Dochodzenie w sprawie genów A. thaliana w genomie A. lyrata wykazało lepszą konserwację kodonów start, stop, kodonów kodonów startu, kodonów stopu i miejsc splicingu w naszych dopasowaniach (51% cech z A. thaliana zachowanych bez przerw w A. lyrata), gdy w porównaniu z poprzednimi publicznie dostępnymi wyrównaniami par roślin (34% cech zachowanych). Szczegółowy obraz zachowania u roślin okrytozalążkowych ujawnił nie tylko wysoką konserwację sekwencji kodujących, ale także duży zestaw wcześniej nie scharakteryzowanej ochrony międzygenowej. Na tej podstawie dokonaliśmy adnotacji zbiór zachowanych cech, ujawniając dziesiątki domniemanych niekodujących RNA, w tym niektóre z zarejestrowaną ekspresją małych RNA. Porównując zachowanie między królestwami ujawniło szybszy zanik cech genomu kręgowców, gdy w porównaniu z genomami okrytozalążkowych. Wreszcie, zachowane sekwencje zostały przeszukane pod kątem składanych cech RNA, w tym między innymi niekodujących genów RNA (ncRNA). Wśród nich wyróżniamy podwójną spinkę do włosów w regionie 5'-nietranslowanym (5'-UTR) genu PRIN2 i domniemany ncRNA o homologii ukierunkowanej na białko LAF3 białko.
Czy w genomach roślin istnieją zachowane elementy niekodujące (CNE)?
Szczegółowe spojrzenie na konserwację u roślin okrytozalążkowych ujawniło nie tylko wysoką konserwację sekwencji kodujących, ale także duży zestaw wcześniej nie scharakteryzowanej konserwacji międzygenowej. Geny traw mają znacznie mniej i znacznie mniejsze CNS niż geny ssaków. Korzystając z podejścia wyszukiwania informacji bez dopasowania, kompleksowo zidentyfikowaliśmy wszystkie długie identyczne elementy wielogatunkowe (LIME), które obejmują zarówno regiony synteniczne, jak i niesynteniczne, o co najmniej 100 identycznych parach zasad wspólnych dla co najmniej dwóch genomów. Stosując podejście genomiki porównawczej z czterema gatunkami roślin dwuliściennych (Arabidopsis thaliana, papaja [Carica papaya], topola [Populus trichocarpa] i winogrono [Vitis vinifera]), wykryliśmy setki CNS przed genami Arabidopsis. W konsekwencji porównaliśmy genomy Arabidopsis thaliana i ryżu, które rozeszły się około 200 milionów lat temu, i zidentyfikowaliśmy 25 ultra-zachowanych elementów, które są dłuższe niż 100 bp. Korzystając z lokalnego zestawu dopasowań sekwencji, aby dostarczyć tylko znaczące dopasowania, znaleźliśmy jeden lub więcej CNS w niekodujących regionach większości badanych genów.