Suppr超能文献

P 元素入侵促进了实验室中黑腹果蝇的分子适应。

P-element invasion fuels molecular adaptation in laboratory populations of Drosophila melanogaster.

机构信息

Department of Biology and Biochemistry, University of Houston, Houston, TX, United States.

出版信息

Evolution. 2023 Apr 1;77(4):980-994. doi: 10.1093/evolut/qpad017.

Abstract

Transposable elements (TEs) are mobile genetic parasites that frequently invade new host genomes through horizontal transfer. Invading TEs often exhibit a burst of transposition, followed by reduced transposition rates as repression evolves in the host. We recreated the horizontal transfer of P-element DNA transposons into a Drosophila melanogaster host and followed the expansion of TE copies and evolution of host repression in replicate laboratory populations reared at different temperatures. We observed that while populations maintained at high temperatures rapidly go extinct after TE invasion, those maintained at lower temperatures persist, allowing for TE spread and the evolution of host repression. We also surprisingly discovered that invaded populations experienced recurrent insertion of P-elements into a specific long non-coding RNA, lncRNA:CR43651, and that these insertion alleles are segregating at unusually high frequency in experimental populations, indicative of positive selection. We propose that, in addition to driving the evolution of repression, transpositional bursts of invading TEs can drive molecular adaptation.

摘要

转座元件 (TEs) 是可移动的遗传寄生虫,它们经常通过水平转移侵入新的宿主基因组。入侵的 TEs 通常会经历一个转座爆发期,然后随着宿主的抑制进化,转座率会降低。我们重现了 P 元素 DNA 转座子在黑腹果蝇宿主中的水平转移,并在不同温度下培养的重复实验室种群中,跟踪了 TE 拷贝的扩张和宿主抑制的进化。我们观察到,虽然在 TE 入侵后,维持在高温下的种群迅速灭绝,但维持在低温下的种群则持续存在,从而允许 TE 的传播和宿主抑制的进化。我们还惊讶地发现,被入侵的种群经历了 P 元素插入到一个特定的长非编码 RNA(lncRNA:CR43651)的反复插入,并且这些插入等位基因在实验种群中以异常高的频率分离,表明存在正选择。我们提出,除了驱动抑制的进化外,入侵 TEs 的转座爆发也可以驱动分子适应。

相似文献

1
P 元素入侵促进了实验室中黑腹果蝇的分子适应。
Evolution. 2023 Apr 1;77(4):980-994. doi: 10.1093/evolut/qpad017.
2
大量新产生的突变驱动了 piRNA 介导的对入侵转座元件的沉默的快速进化。
Genome Res. 2020 Apr;30(4):566-575. doi: 10.1101/gr.251546.119. Epub 2020 Apr 1.
3
从piRNA沉默视角重新审视黑腹果蝇的P因子入侵
Genetics. 2016 Aug;203(4):1513-31. doi: 10.1534/genetics.115.184119.
4
果蝇中piRNA介导的转座元件沉默:进化视角
Genomics Proteomics Bioinformatics. 2017 Jun;15(3):164-176. doi: 10.1016/j.gpb.2017.01.006. Epub 2017 Jun 8.
5
自然变异的 QTL 作图显示,发育调节剂 Bruno 降低了果蝇雌性生殖细胞系中 P 元素转座的耐受性。
PLoS Biol. 2018 Oct 30;16(10):e2006040. doi: 10.1371/journal.pbio.2006040. eCollection 2018 Oct.
6
小 RNA 介导的入侵转座元件沉默的进化。
Genome Biol Evol. 2018 Nov 1;10(11):3038-3057. doi: 10.1093/gbe/evy218.
7
piRNA 介导的黑腹果蝇中活性转座子沉默分析表明宿主基因组防御进化的限制。
Mol Biol Evol. 2013 Aug;30(8):1816-29. doi: 10.1093/molbev/mst081. Epub 2013 Apr 26.
9
物种特异性染色质景观决定了转座元件如何塑造基因组进化。
Elife. 2022 Aug 23;11:e81567. doi: 10.7554/eLife.81567.
10
piRNA介导的表观遗传沉默在黑腹果蝇转座元件群体动态中的作用
PLoS Genet. 2015 Jun 4;11(6):e1005269. doi: 10.1371/journal.pgen.1005269. eCollection 2015 Jun.

引用本文的文献

1
在缺乏基于piRNA的宿主防御的情况下,非自主元件的快速出现可能会阻止P元件的入侵。
PLoS Genet. 2025 Aug 20;21(8):e1011649. doi: 10.1371/journal.pgen.1011649. eCollection 2025 Aug.
2
长链非编码RNA中的适应性元件插入与独特的沉默特性相关。
bioRxiv. 2025 Jul 19:2025.07.17.665384. doi: 10.1101/2025.07.17.665384.
3
纯化选择塑造了拟果蝇种群中P因子入侵的动态过程。
Genome Biol. 2025 Jul 24;26(1):221. doi: 10.1186/s13059-025-03688-2.
6
耐受阈限是生殖系发育过程中对 DNA 损伤反应的基础。
Genes Dev. 2024 Aug 20;38(13-14):631-654. doi: 10.1101/gad.351701.124.
7
转座元件活性变化的原因及其后果:一种进化角度的分析。
Annu Rev Genomics Hum Genet. 2024 Aug;25(1):1-25. doi: 10.1146/annurev-genom-120822-105708. Epub 2024 Aug 6.
8
Spoink,一种长末端重复序列转座子,于 20 世纪 90 年代入侵了 D. melanogaster 种群。
PLoS Genet. 2024 Mar 26;20(3):e1011201. doi: 10.1371/journal.pgen.1011201. eCollection 2024 Mar.
10
调控突变对转座元件入侵动力学的影响。
Genetics. 2023 Dec 6;225(4). doi: 10.1093/genetics/iyad181.

本文引用的文献

1
piRNA 介导的基因调控与雄性生殖细胞中转座子表达的性别特异性适应
Genes Dev. 2021 Jun;35(11-12):914-935. doi: 10.1101/gad.345041.120. Epub 2021 May 13.
2
核受体将果蝇的生理学与生殖干细胞联系起来。
Vitam Horm. 2021;116:327-362. doi: 10.1016/bs.vh.2020.12.008.
3
父系遗传的 P 元素拷贝数影响果蝇模拟种和黑腹果蝇杂种不育的程度。
Genome Biol Evol. 2020 Jun 1;12(6):808-826. doi: 10.1093/gbe/evaa084.
4
大量新产生的突变驱动了 piRNA 介导的对入侵转座元件的沉默的快速进化。
Genome Res. 2020 Apr;30(4):566-575. doi: 10.1101/gr.251546.119. Epub 2020 Apr 1.
6
结构变异在复杂性状中表现出广泛的等位基因异质性和表型变异。
Nat Commun. 2019 Oct 25;10(1):4872. doi: 10.1038/s41467-019-12884-1.
7
定义 piRNA 和转座元件在卵巢生殖干细胞和体支持细胞中的表达。
Life Sci Alliance. 2019 Oct 16;2(5). doi: 10.26508/lsa.201800211. Print 2019 Oct.
8
转座元件与 piRNA 簇协同进化的动力学
Mol Biol Evol. 2019 Jul 1;36(7):1457-1472. doi: 10.1093/molbev/msz079.
9
全球节肢动物中移动 DNA 水平转移的调查显示鳞翅目是一个主要的热点。
PLoS Genet. 2019 Feb 1;15(2):e1007965. doi: 10.1371/journal.pgen.1007965. eCollection 2019 Feb.
10
生殖干细胞中的转座子内源性化反应。
Dev Cell. 2018 Dec 3;47(5):660-671.e3. doi: 10.1016/j.devcel.2018.10.011. Epub 2018 Nov 1.

文献AI研究员

20分钟写一篇综述,助力文献阅读效率提升50倍。

立即体验

用中文搜PubMed

大模型驱动的PubMed中文搜索引擎

马上搜索

文档翻译

学术文献翻译模型,支持多种主流文档格式。

立即体验