Marsupial satellite DNA as faithful reflections of long-terminal repeat retroelement structure

Abstract

Long terminal repeat (LTR) retroelements, including endogenous retroviruses, are one of the origins of satellite DNAs. However, the vast majority of satellite DNAs originating from LTR retroelements consists of parts of the element. In addition, they frequently contain sequences unrelated to that element. Here we report a novel marsupial satellite DNA (named walbRep) that contains, and consists solely of, the entire sequence of an LTR retroelement (the walb element). As is common with LTR retroelements, walb copies exhibit length variation. We focused on the abundance of copies of a specific length (2.7 kb) in the genome of the red-necked wallaby. Cloning and analyses of long genomic DNA fragments revealed a satellite DNA in which the LTR sequence (0.4 kb) and the sequence of the internal region of a nonautonomous walb copy (2.3 kb) were repeated alternately. The junctions between these two components exhibited the same end-to-end arrangements as those in the walb element. This satellite organization could be accounted for by a simple formation model that includes slippage during chromosome pairing followed by homologous recombination but does not invoke any other types of rearrangements. We discuss the possible reasons why satellite DNAs having such structures are rarely found in mammals.

Résumé

Les rétroéléments à longues répétitions terminales (LTR), incluant les rétrovirus endogènes, sont à l’origine de certains ADN satellites. Cependant, la grande majorité des ADN satellites dérivés de rétroéléments à LTR ne sont composés que d’éléments partiels. De plus, ils contiennent fréquemment des séquences non-apparentées à l’élément original. Ici, les auteurs rapportent un nouvel ADN satellite marsupial inédit (nommé walbRep) qui contient et est composé uniquement de la séquence complète d’un rétroélément (l’élément walb). Comme plusieurs rétroéléments, les copies de walb présentent du polymorphisme de taille. Les auteurs ont porté leur attention sur l’abondance de copies d’une certaine taille (2,7 kb) au sein du génome du wallaby à cou rouge. Le clonage et l’analyse de longs fragments d’ADN ont révélé un ADN satellite présentant une alternance régulière d’une séquence LTR (0,4 kb) et d’une région interne (2,3 kb) d’une copie non-autonome de walb. Les jonctions entre ces deux composantes présentaient la même organisation bout-à-bout que chez l’élément walb. L’organisation de ce satellite pourrait s’expliquer comme étant le résultat d’un glissement se produisant lors de l’appariement des chromosomes suivi de recombinaison homologue sans faire appel à quelque autre type de réarrangement. Les auteurs discutent des possibles raisons derrière le fait que des ADN satellites avec une telle structure sont rarement rencontrés chez les mammifères. [Traduit par la Rédaction]

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