Glomhopper——是球囊菌门（Glomeromycota）中编码DUF3504蛋白的CryptonA元件的一个亚家族

《Mobile DNA》：Glomhopper—a subfamily of DUF3504-encoding CryptonA elements in Glomeromycota

　　

摘要

背景

可移动元件驱动基因组变化，并由特定的核酸酶介导其移动。其中包含酪氨酸重组酶（YRs），它们负责DNA的切割与重组。编码酪氨酸重组酶的元件，如DIRS、Ngaro、Crypton和Starships，存在于多种真核生物中，并具有使其具备移动性的特征性末端重复序列结构。这些元件在真菌中的活动会导致大规模的染色体重排、水平基因转移，以及与致病性、共生和次级代谢相关的基因迁移。其他酪氨酸重组酶元件则经历了“驯化”过程，最终在动物体内形成了ZMYM转录调控因子。

结果

我们鉴定并表征了属于CryptonA谱系的酪氨酸重组酶编码转座子的真菌成员，将其命名为Glomhoppers。这些元件编码一个DUF3504结构域，保留了活性酪氨酸重组酶所特有的保守催化残基。相比之下，许多被“驯化”的动物DUF3504同源物缺乏关键的催化残基，而活性CryptonA转座子衍生的DUF3504元件也在动物体内被报道过。结构建模表明存在一个潜在的DNA结合沟槽，系统发育分析将Glomhoppers归类为CryptonA谱系中的一个得到充分支持的亚支，与被驯化的ZMYM类似衍生物处于同一分支。

在72个球囊菌门（Glomeromycota）基因组中，共发现了约1,800个Glomhopper拷贝，它们属于含有DUF3504的结构域的基因位点，其中大部分已被截短或内含子化，但约有25%的Glomhopper拷贝没有内含子且保持了完整的催化基序，这与其潜在的移动性相符。基因组背景分析显示，这些元件经常位于高度重复的基因组区域中，通常与其他转座子家族共同存在。表达数据表明，无内含子的Glomhopper变体在应对压力时表达水平显著升高（比含有内含子的形式高出数倍），尤其是在Gigaspora属物种中。这表明部分Glomhopper可能仍然具有转录活性并具备移动潜力，尽管目前缺乏直接的证据支持其转座现象。

结论

我们的研究结果将Glomhoppers确立为一种新的DUF3504编码CryptonA亚家族。该亚家族的谱系特异性分布、内含子变异以及应对压力的表达特性表明其进化路径可能既包括移动性也包括“驯化”过程。这些元件进一步丰富了已知的酪氨酸重组酶转座子的多样性，并突显了DUF3504结构域作为进一步功能研究和进化研究的候选目标。