李振,巴黎萨克雷大学博士生。目前研究方向为爪蟾基因组的演化以及转座子相关领域。
转座子(transposable element)是广泛存在大多数真核生物基因组内的DNA序列。它们可以在基因组内进行跳跃、扩增,从而占据很多物种基因组的大部分区域。研究表明,许多生物性状的改变都与转座子活动相关。因此,准确地注释转座子对遗传育种等相关研究至关重要。
根据转座方式的不同,转座子可以分为两大类:RAN 转座子和DNA转座子。RAN转座子需要经过转录、并利用逆转录酶将mRAN逆转录为DNA后再整合入基因组中(copy-paste);DNA转座子可以利用其自身表达出的整合酶直接将DNA序列从基因组剪切下后再整合到基因组其它区域(cut-paste)。根据同源关系的远近,转座子又可以被细分为不同的超家族(superfamily)。随着基因组组装技术的改进、以及转座子注释流程的完善,大多数超家族转座子能被很好地注释出来,但是目前对Helitron这一超家族的注释仍然面临困难。
Helitron属于DNA转座子,采用滚环(rolling circle)的方式进行复制。越来越多的研究表明,Helitron可以捕获基因片段、打乱编码区等,进而对物种的演化产生深远影响。根据Helitron的序列同源性以及末端结构的不同,可以把Heitron大致分为两类:Helitron1和Helitron2。和其他大部分转座子不同,Helitron在整合进基因组时并不产生靶位点重复(Target site duplication, TSD),且其自身也没有明显的末端特征,这些特性导致了Helitron难以被准确地鉴定。目前常用的Helitron注释软件只能检测Helitron1,且有高假阳性和低灵敏性的问题。因此,我们开发了HELIANO (Helitron-like element annotator),用于对全基因组中所有类别的Helitron序列进行注释和分类。我们随后对爪蟾、水稻和真菌的基因组Helitron进行了详细分析,我们发现HELIANO 克服了现有工具在速度和准确性方面的局限性,能够快速、准确地鉴定所有类别的Helitron。最后,我们在超过400多个不同类别的真核生物基因组中运行HELIANO,结果表明Helitron1和Helitron2在真核生物中有着远超预期的广泛分布范围。我们相信 HELIANO 可以提高对Helitron的注释,从而提高对复杂真核生物基因组的注释。
关键词:转座子,Helitron,基因组,HELIANO
1. Zhen Li, Clément Gilbert, Haoran Peng, Nicolas Pollet, Discovery of numerous novel Helitron-like elements in eukaryote genomes using HELIANO, Nucleic Acids Research, Volume 52, Issue 17, 23 September 2024, Page e79, https://doi.org/10.1093/nar/gkae679
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