Functional Insights into Genic Neighbourhood Organization of Helitron Transposons in Bos taurus Genomes

Abstract

Transposable elements (TEs) represent well-known factors of genomic variability and evolution. TEs are important providers of regulatory elements that are able to significantly influence the architecture and expression of the host genome. Currently, of a special interest are the DNA transposons helitrons. They are supposed to be involved in horizontal transfer of genetic material between distant taxa and to dramatically impact the host genomes via phenomena of exon-shuffling and gene capture. Thereby, and due to their high level of polymorphism and relatively high frequency in the eukaryotic genomes, helitrons can be used as “anchors” for genome scanning of different breeds of farm animals aimed at revealing their “gene pool standards”. Currently, there are no comprehensive studies dedicated to helitrons and their interaction and impact on host genomic landscape in cattle (Bos taurus). Earlier we showed the possibility of using the 3’-end consensus sequence of Heligloria helitrons for estimation of consolidation of different cattle breeds via multilocus genotyping. In the present study, in order to investigate the context features of the DNA regions flanked by the inverted repeats of Heligloria helitrons fragments in Bos taurus genomes, we pyrosequenced such fragments (of about 550 bp in length) from three cattle breeds and analyzed the functional implications of the identified genes. Thus, here we provide an insight into the functional organization of the genic neighbourhood of helitron transposons in the genomes of different Bos taurus breeds and an attempt to understand possible consequences of such distribution of helitrons on these genomes

Мобильные элементы (МЭ) являются хорошо известными факторами геномной изменчивости и эволюции. Будучи важными источниками регуляторных элементов, МЭ способны оказывать существенное влияние на архитектуру и экспрессию генома хозяина. В настоящее время особый интерес вызывает исследование ДНК транспозонов хелитронов. Предполагается, что хелитроны вовлечены в горизонтальный перенос генетического материала между удаленными таксонами и способны значительно повлиять на геном хозяина за счет механизмов перетасовки экзонов (exon-shuffling) и «захвата» генов (gene capture). Благодаря этому и в связи с высоким уровнем полиморфизма и относительно высокой плотностью в геномах эукариот, хелитроны могут быть использованы в качестве «якорей» для геномного сканирования различных пород сельскохозяйственных животных с целью выявления их генофондного стандарта. В настоящее время не существует комплексных исследований, посвященных хелитронам и их взаимодействию и влиянию на геномный ландшафт крупного рогатого скота (Bos taurus). Ранее нами была показана возможность использования консенсусной последовательности 3'-конца хелитронов семейства Heligloria для полилокусного генотипирования (геномного сканирования) с целью оценки консолидированности разных пород крупного рогатого скота. В настоящем исследовании для изучения контекстных особенностей участков ДНК, фланкированных инвертированными повторами фрагментов хелитронов Heligloria, были секвенированы подобные геномные участки (около 550 п.н.), принадлежащие трем породам крупного рогатого скота, и проанализированы функциональные особенности выявленных генов. Таким образом, в данной работе представлена функциональная организация генного окружения транспозонов хелитронов в геномах разных пород Bos taurus и обсуждается возможное влияние подобного распределения хелитронов на геномы исследованных групп животных