معلومة

جينوم الدجاج ما هي كروموسومات LGE؟

جينوم الدجاج ما هي كروموسومات LGE؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يحدد جينوم الدجاج تسلسلين "LGE" في جينوم الدجاج. هل هذه الكروموسومات المتميزة أم تسلسل شديد التباين من الجينوم الذي يتم وضعه في تسلسل منفصل؟ أعتقد أنهم ليسوا كروموسومات منفصلة حقًا ... سيكون من الرائع معرفة القليل عن بيولوجيتهم. لا يبدو أن الأوراق تساعدني.


LG تعني "مجموعة الربط". يبدو أن مجموعة تسلسل جينوم الدجاج (Hillier et al. ، 2004) خصصت عدة مجموعات ارتباط (أليلات أو جينات تميل إلى التوارث معًا) إلى الصبغيات الدقيقة (كروموسومات صغيرة نموذجية للطيور والزواحف) ، في هذه الحالة تسمى "مجموعة الربط E64 "و" مجموعة الربط E22… ". هناك عدد أكبر من الكروموسومات الدقيقة وهي تلك المرقمة 28-31 و33-38 والتي لم يتم حل تسلسلها بعد (بيرت ، 2007).

مراجع:

  • بيرت ، د. (2007) ظهور الدجاج ككائن نموذجي: الآثار المترتبة على الزراعة وعلم الأحياء. علم الدواجن. 86 (7) ، 1460-1471. متاح من: [تم الدخول: 8 فبراير 2012].
  • Hillier، LDW، Miller، W.، Birney، E.، Warren، W.، Hardison، RC، Ponting، CP، Bork، P.، Burt، D.W.، Groenen، M.A.M. & Delany، ME (2004) التسلسل والتحليل المقارن لجينوم الدجاج يوفران وجهات نظر فريدة حول تطور الفقاريات. طبيعة سجية. 432 (7018) ، 695-716.

جينوم الدجاج ما هي كروموسومات LGE؟ - مادة الاحياء

يجب أن تساعدنا البيانات على فهم بيولوجيتنا بشكل أفضل وقد تعطينا نظرة ثاقبة جديدة على الأمراض التي تنقلها الطيور مثل السالمونيلا وأنفلونزا الطيور.

يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تغيير تدريجي في صناعة الأغذية من خلال تطوير طيور أكثر إنتاجية وصحة.

أعلن الاتحاد الدولي لتسلسل الدجاج عن عمله في الطبيعة.

قال ريتشارد ويلسون ، من كلية الطب بجامعة واشنطن في سانت لويس بالولايات المتحدة ، والباحث الرئيسي في المشروع: "الدجاج هو أول طائر وكذلك أول حيوان زراعي يتم تسلسل جينومه وتحليله".

كان الموضوع الرئيسي للدراسة هو دجاج الأدغال الأحمر (جالوس جالوس) ، وهو النوع البري الذي تربى منه الدواجن الداجنة منذ عدة آلاف من السنين.

أظهر تحقيق الكونسورتيوم أن الدجاج لديه ما يقرب من مليار زوج قاعدي ، أو "أحرف" مستعبدة ، من الحمض النووي. هذا بالمقارنة مع ما يقرب من ثلاثة مليارات وجدت في الثدييات ، مثل الإنسان.

يكشف التحليل أن 2.5٪ فقط من الشفرة البشرية يمكن أن تتطابق مع الحمض النووي للدجاج.

إنها نتيجة مهمة. يحتوي هذا الجزء الصغير على جينات تم الحفاظ عليها إلى حد كبير على مدى 310 مليون سنة منذ أن كان البشر والطيور يتشاركون في سلف مشترك.

قال كريس بونتينج ، من جامعة أكسفورد بالمملكة المتحدة ، والذي كان يقارن بيانات الدجاج والبشر: "نعتقد أن أجزاء الجينوم الأكثر مرونة للتغيير هي تلك التي كانت الأكثر أهمية لبقائنا على مدار التاريخ التطوري".

"هذا 2.5 ٪ يتوافق مع 70 مليون حرف من الحمض النووي ومن بينها حيث يمكننا البحث أولاً عن الطفرات المرتبطة بالأمراض البشرية. في الواقع ، ساعدنا جينوم الدجاج على تكثيف الجينوم البشري لشيء أكثر سهولة."

لطالما كان للدجاج دور مهم في العلم. استخدمه علماء الأحياء التطورية لدراسة النمو الجنيني.

حقق الباحثون في الطب الحيوي أيضًا تقدمًا مهمًا في علم المناعة وأبحاث السرطان من خلال دراسة الدجاج. تم تحديد أول فيروس ورم وجين سرطاني في أبحاث الدجاج.

سيتم تطوير كل هذه المناطق من خلال معرفة جينوم الطائر.

قد تعطي البيانات الجديدة العلم نظرة ثاقبة في جينات المقاومة ، وهو أمر قد يساعد الباحثين على تطوير لقاحات أفضل أو تحديد سلالات الدواجن الأقل عرضة للإصابة بمسببات الأمراض.

قال إيوان بيرني من المعهد الأوروبي للمعلوماتية الحيوية في كامبريدج بالمملكة المتحدة: "ما يقدمه لنا هذا البحث هو مجموعة مذهلة من الأدوات لدراسة التباين الجيني لهذه الطيور".

"نحن نعلم أن هناك فرقًا كبيرًا بين سلالات مختلفة من الدجاج وأنواع مختلفة من الطيور في الطريقة التي تنقل بها هذه الأمراض ، لكننا لا نعرف الجينات التي تشارك حقًا في المساعدة في منع انتقال فيروس الإنفلونزا ، على سبيل المثال ،" قال لبي بي سي نيوز.

"مع الجينوم والأدوات الجينية التي تعطينا ، سيكون لدينا منصة أفضل بكثير للقيام بهذا النوع من البحث في المستقبل."

يتوقع باحثون آخرون أن يكون هناك مكاسب كبيرة للزراعة أيضًا ، مع إمكانية تحديد الدوافع البيوكيميائية الكامنة وراء سمات مثل البيض الأكبر واللحوم اللذيذة والأقل دهونًا.

على مستوى البحث البحت ، هناك بعض الجواهر الحقيقية في جينوم الدجاج.

وتشمل هذه الإدراك أن الطيور لديها حاسة شم قوية. يمكن للعلماء أيضًا رؤية الجينات المرتبطة تحديدًا بالريش والمخالب والمقاييس - تسلسلات الشفرة التي لا توجد لدى البشر.


خلفية

إن وجود الذكور والإناث في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا والاختلاف المرتبط بها في النمط الظاهري الأمثل بين الجنسين يفرض تضاربًا بين الجينوم في كل من تطور التسلسل الجيني والتعبير الجيني. وباستثناء أقلية الجينوم التي تقتصر على جنس واحد ، كما هو الحال بالنسبة لمتواليات الكروموسوم Y ، فهناك مقايضة في المصالح الجينية التطورية لكلا الجنسين. تتمثل إحدى الطرق التي قد تستجيب بها الكائنات الحية لمثل هذا العداء الجنسي في تطوير تعبير جيني متحيز للجنس ، حيث يتبع تثبيت أليل معاد جنسيًا (مفيد في جنس واحد بينما يكون مكلفًا للآخر) تطور مُعدِّلات لتنظيم تنازلي. التعبير الجيني في جنس واحد [1]. من المعروف بشكل متزايد ، باستخدام التنميط النسبي ، أن نسبة كبيرة من جينوم ترميز البروتين لها مستويات تعبير تفاضلية في الذكور والإناث [2-4]. العديد من هذه الجينات ستكون متحيزة جنسياً في أنسجة واحدة أو عدة أنسجة فقط [4] ، لذا فإن العدد الإجمالي للجينات التي وجد أنها متحيزة جنسياً يزداد عادةً مع عدد الأنسجة التي تم تحليل البيانات من ذبابة الفاكهة سوداء البطن [3] والفئران [4] تشير إلى أن ما يصل إلى 50٪ من جميع جينات ترميز البروتين قد تخضع لتنظيم خاص بالجنس لتعبير الرنا المرسال. علاوة على ذلك ، العمل التجريبي في ذبابة الفاكهة سوداء البطن يؤكد التكرار الجينومي للأليلات المعادية للجنس واستجابتها للانتقاء [5 ، 6].

تماشياً مع التوقعات النظرية لاحتمالية تثبيت الطفرات المعادية جنسياً [7] ، فقد لوحظ أن الجينات ذات التعبير المتحيز جنسياً غير موزعة عشوائياً في الجينوم. على سبيل المثال ، الجينات المتحيزة للذكور التي يتم التعبير عنها في الأنسجة الجسدية للديدان الخيطية والذباب والثدييات ممثلة تمثيلا ناقصًا على كروموسوم X ، وينطبق الشيء نفسه على الجينات المعبر عنها بعد الانقسام الاختزالي في السلالة الجرثومية [8-11]. في الطيور ، يتم تمثيل الجينات المتحيزة للذكور بشكل مفرط على الكروموسوم Z [12-14]. لقد تم عرضه تجريبيا في ذبابة الفاكهة سوداء البطن أن X غير عادي عندما يتعلق الأمر بالجينات التي تمنح العداء الجنسي [15].

تفسير بديل واضح لملاحظة التعبير التفاضلي بين الجنسين للجينات المرتبطة بالجنس مشتق من حقيقة أن جرعة الجين تختلف بين الجنسين. ومع ذلك ، فمن المعروف أن الكائنات الحية قد طورت آليات مختلفة لموازنة التعبير عن الجينات المرتبطة بـ X في الذكور والإناث (تعويض الجرعة) ، بما في ذلك تعطيل كروموسوم X في الثدييات ، والتنظيم الأعلى للتعبير الجيني على كروموسوم X المفرد من ذبابة الفاكهة الذكور والتنظيم السفلي للتعبير الجيني لكل من كروموسومات X لـ أنواع معينة انيقة خنثى [16 ، 17]. باستثناء الجينات الفردية التي تفلت من تعويض الجرعة [18] ، لذلك لا ينبغي توقع أن تؤدي جرعة الجينات المرتبطة بالجنس إلى اختلافات عامة في مستويات التعبير بين الذكور والإناث. ومن المثير للاهتمام ، أن حالة تعويض الجرعة في الطيور غير واضحة [19 ، 20]. لم يقدم العمل المبكر لسمات الريش المرتبطة بالجنس في الدجاج وأنواع الطيور الأخرى أي دليل على وجود آلية تعويضية [21] ، وتبع ذلك ملاحظة تاريخية لجرعة مزدوجة من إنزيم الكبد المرتبط بـ Z معبرًا عنه في الذكور مقارنة بـ إناث [19]. علاوة على ذلك ، يشير غياب الكروماتين الجنسي والتكرار المتزامن للكروموسومين Z في الذكور إلى عدم وجود تعطيل للكروموسوم Z [22 ، 24 ، 25]. أضافت الدراسات الحديثة التي تستخدم تجارب تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) في الوقت الحقيقي بُعدًا إضافيًا للسؤال لأن النمط الذي يظهر هو نمط غير متجانس ، مع العديد من الأمثلة للجينات المعبر عنها بمستويات مماثلة في الجنسين [23 ، 25 ، 26]. الأهم من ذلك ، أشارت دراسة حديثة مبنية على ميكروأري للتعبير الجيني العالمي في الأنسجة الجسدية إلى أن تعويض جرعات الجينات المرتبطة بالجنس في الدجاج أقل فعالية مما هو عليه الحال في الثدييات [27]. لدراسة هذا بمزيد من التفصيل ، اتخذنا نهج ميكروأري على مستوى الجينوم لتحليل التعبير الجيني المتحيز للجنس في كل من الأنسجة الجسدية والغدد التناسلية للدجاج. تشير بياناتنا ، بشكل عام ، إلى أن تعويض الجرعة لا يحدث في الدجاج ، مما يعني أن غالبية الجينات المرتبطة بالجنس يتم التعبير عنها عند مستويات أقل في الإناث مقارنة بالذكور ، وأن مستويات التعبير عن الجنس في الإناث ولكن ليس لدى الذكور- عادة ما تكون الجينات المرتبطة أقل من الجينات الصبغية.


نتائج

يكشف تحديد تعبيرات الجلد المتفجر واليوم الجنيني 4.5 الغدد التناسلية عن التمايز الجنسي الجزيئي المستقل للخلية الجزئية على الأقل في الدجاج

تم استخدام التسلسل العميق للنسخة لتحديد التعبير الجيني عند نقطتين زمنيتين تطوريتين في الذكور والإناث من الجلد المتفجر 12 ساعة (هامبرغر وهاملتون المرحلة 1) واليوم 4.5 الغدد التناسلية الجنينية (المرحلة 26) [25]. كان الأساس المنطقي لاستخدام هذه النقاط الزمنية هو تركيزنا على تحديد الجنس. تمثل Blastoderms أول مرحلة تنموية يمكن الوصول إليها بعد زرعها ، قبل تكوين الخط البدائي وتكوين المعدة. تم اختيار هذه المرحلة للتعامل على وجه التحديد مع مسألة التمايز الجزيئي للجنس الخلوي المستقل قبل التمايز المورفولوجي. النسيج الثاني ، الغدد التناسلية الجنينية في اليوم 4.5 ، يمثل الوقت الذي لا تزال فيه الغدد التناسلية متطابقة شكليًا في كل جنس ("ثنائية القدرات").

تم تعيين أزواج القراءة المتسلسلة إلى جينوم الدجاج (galGal3) باستخدام برنامج TopHat 1.3.1 [26]. ثم تم حساب تداخل أزواج القراءة مع جينات Ensembl. تم إجراء تحليل التعبير التفاضلي عن طريق اختبار تعداد الإناث مقابل عدد الذكور في كلتا النقطتين الزمنيتين باستخدام edgeR [27] ، بمعدل اكتشاف خاطئ (FDR) & lt0.05. الجينات المعروفة بالتعبير عنها جنسيًا في الغدد التناسلية E4.5 كانت بمثابة عناصر تحكم إيجابية. على سبيل المثال، DMRT1 و AMH من المعروف أن الذكور قد تم تنظيمهم بحوالي ضعفين في الغدد التناسلية E4.5 ، و FOXL2 يتم التعبير عنها فقط في الغدد التناسلية الأنثوية عند E5.0. وفي الوقت نفسه ، كلاهما أروماتاز و SOX9 يتم التعبير عنها بعد E4.5 ، وكان من المتوقع أن تكون غير ثنائية الشكل في مجموعات البيانات الخاصة بنا [28]. تم تأكيد هذه الأنماط في تسلسل الحمض النووي الريبي (انظر الملف الإضافي 1 ، الشكل S1) ، للتحقق من نتائج التسلسل.

كشف تحليل التعبير التفاضلي القائم على الشرح [29] عن مئات الجينات المعبر عنها تفاضليًا بين الذكور والإناث في كلا الأنسجة (362 في الجلد المتفجر و 357 في الغدد التناسلية) (الشكل 1 أ ، والملف الإضافي 2 و 3). يشير هذا إلى تعبير جيني قوي ثنائي الشكل جنسياً قبل تطور الغدد التناسلية ، ويدعم فكرة التمايز الجنسي المستقل للخلية على المستوى الجزيئي في الدجاج. في الأديم المتفجر ، كانت معظم الجينات المنتظمة في الذكور مرتبطة بـ Z (85 ٪) ، مع وجود نسبة أصغر ولكنها مهمة مشروحة إلى الجسيمات الذاتية (12 ٪) (الشكل 1 ب). يشير هذا إلى أن كروموسوم Z لا يتم تعويضه بالجرعة بشكل كامل ، مع متوسط ​​التعبير عن الجينات المرتبطة بـ Z أعلى 1.6 مرة في الذكور مقارنة بالإناث (انظر الملف الإضافي 1 الشكل S2) ، كما ورد سابقًا [30-32]. وفي الوقت نفسه ، تم شرح الجينات المنتظمة في الإناث على الكروموسوم W (38٪) ، أو الصبغيات الذاتية (39٪) ، أو الكروموسوم غير العشوائي (21٪) (الشكل 1 ب). يمثل الأخير كروموسومًا افتراضيًا لتسلسل الدجاج غير المجمع وغير المحلي. ولوحظ اتجاه مماثل في الغدد التناسلية E4.5 (الشكل 1 ب). والجدير بالذكر أن عددًا صغيرًا جدًا من التسلسلات المرتبطة بـ Z كانت متحيزة للإناث ، في كلا الأنسجة (الشكل 1 ب). هذه مشتقة من MHM locus (ذكر Hypermethylated) ، وهو تسلسل غريب تم الإبلاغ عنه سابقًا أنه خاص بالمرأة ويفترض أنه يلعب دورًا في تعويض الجرعة الموضعية (تنظيم بعض جينات Z المجاورة في الإناث) [33 ، 34].

تحليل RNA-seq لجلد الدجاج الجنيني واليوم الجنيني 4.5 (المرحلة 26) الغدد التناسلية. (أ) الجينات المشروحة المعبر عنها تفاضليًا (المستندة إلى المجموعة). عدد الجينات التي تظهر إما تعبيرًا تفاضليًا متحيزًا للذكور (FDR & lt0.05 أزرق) أو تعبير متحيز للإناث (FDR & lt0.05 أحمر) في الجلد المتفجر والغدد التناسلية E4.5. (ب) تخصيص الكروموسومات للجينات المعبر عنها تفاضليًا ، بناءً على بيانات الجينات المشروحة. في الجلد المتفجر ، كانت الجينات المتحيزة للإناث موجودة على كروموسوم W أو W_random (أحمر) ، أو جسمية (رمادي) ، أو كروموسومات غير عشوائية غير مجمعة (خضراء). أظهر أحد الجينات المرتبطة بـ Z تعبيرًا متحيزًا للإناث (أكوا). الغالبية العظمى من الجينات المنحازة للذكور كانت مرتبطة بـ Z (أكوا) ، وراثي جسمي (رمادي). كان اثنان على كروموسومات غير عشوائية وصفر على كروموسوم دبليو. ولوحظ نمط مماثل في الغدد التناسلية ، حيث كانت الغالبية مرتبطة بـ Z في الذكور ، ومرتبطة W أو على Un_random في الإناث. (ج) رسم بياني شريطي يوضح عدد الجينات ذات التعبير ثنائي الشكل الجنسي في نسيج واحد على الأقل على الكروموسومات W و Z والكروموسومات الجسدية وغير العشوائية. تم اختبار الجينات لأنماط مختلفة من التعبير الجنسي ثنائي الشكل بين الأنسجة ، وتم تصنيفها فيما إذا كانت تظهر أنثى أكبر بشكل ملحوظ: فرق نسبة الذكور في الجلد المتفجر (الأرجواني) ، الغدد التناسلية (الأصفر) أو ما إذا كان هناك فرق كبير ملاحظ (أكوا) ) (FDR & lt0.05) (انظر أيضًا الملف الإضافي 4 ، الجدول S1c). (د) رسم بياني شريطي لجينات الجينات ثنائية الشكل بشكل ملحوظ جنسياً في نسيج واحد على الأقل على الكروموسومات W و Z والكروموسومات الجسدية وغير العشوائية ، على غرار الشكل 1C). هنا ، يتم تجميع الجينات بناءً على التغيير في متوسط ​​التعبير بين الأنسجة. الموضح هو عدد الجينات التي يتم التعبير عنها بشكل كبير في الجلد المتفجر (الأرجواني) ، أعلى في الغدد التناسلية (الأصفر) ، ولا يوجد تغيير كبير (أزرق) (FDR & lt0.05) (انظر أيضًا الملف الإضافي 4 ، الجدول S1c) .

تبدأ بعض الجينات المشاركة في التمايز الجنسي للغدد التناسلية بالتعبير عنها بشكل ثنائي الشكل بين الجنسين فقط في الغدد التناسلية (على سبيل المثال ، FOXL2). لذلك أظهرت هذه الجينات نمطًا مختلفًا من ازدواج الشكل الجنسي من الأديم الأديم إلى الغدد التناسلية ، أي أن نسبة الإناث إلى الذكور كانت مختلفة اختلافًا كبيرًا بين الأنسجة. لتحديد الجينات الإضافية التي تُظهر هذا الاختلاف في إزدواج الشكل الجنسي ، استخدمنا اختبارًا إحصائيًا قويًا للاختلاف في الإناث: تغيير أضعاف الذكور بين الأنسجة (انظر الملف الإضافي 1 و 4). من بين جميع سلاسل Ensembl الـ 43 المرتبطة بـ W التي اكتشفناها ، لم يُظهر أي من هذه الجينات نمطًا مختلفًا من إزدواج الشكل الجنسي (الشكل 1C). بالنسبة للجينات Z ، التي تم التعبير عنها بشكل تفاضلي 262 منها في نسيج واحد على الأقل ، أظهرت ثلاثة جينات فقط (1٪) نمطًا مختلفًا بشكل كبير من ازدواج الشكل الجنسي بين الأنسجة (الشكل 1C). وشمل ذلك اثنين من الجينات الموضعية MHM التي تظهر زيادة كبيرة في التعبير الأنثوي في الغدد التناسلية ، و Endothelial Tyrosine Kinase (تك) الجين الذي كان أكثر ثنائية الشكل في الأديم (ENSGALG00000018479 ، ENSGALG00000023324 ، ENSGALG00000001840). ومع ذلك ، أظهر 40 جينًا جسميًا (25٪) و 22 جينًا غير عشوائي (45٪) نمطًا مختلفًا من إزدواج الشكل الجنسي بين الأنسجة (الشكل 1 ج). تشير هذه البيانات إلى أن المسارات الجزيئية الخاصة بالجنس والتي تظهر في الجلد المتفجر تختلف عن تلك الموجودة في الغدد التناسلية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاختلاف في التعبير الجيني الجسدي. بالنظر إلى أن جينات الكروموسوم الجنسي لم تنحرف عمومًا في الإناث: نسبة الذكور بين النسجين ، فمن المثير للاهتمام التكهن كيف يمكن لهذه الجينات أن تنشط جينات مختلفة في اتجاه مجرى النهر في الجلد المتفجر والغدد التناسلية. في حالة DMRT1، وهو محدد معروف للخصية يتم التعبير عنه تفاضليًا بنسبة مماثلة في كلا الأنسجة ، وجدنا أن متوسط ​​مستوى التعبير ((ذكر + أنثى) / 2) لهذا الجين زاد بشكل كبير من الأديم المتفجر إلى الغدد التناسلية. لذلك قمنا باختبار جميع الجينات للتعبير التفاضلي الكبير بين الأنسجة ، بغض النظر عن الجنس (انظر الملفات الإضافية 1 و 4). في الواقع ، أظهر عدد من جينات W و Z المعبر عنها جنسيًا أيضًا تعبيرًا تفاضليًا بين الأنسجة ، أي جينات W - 23 (53٪) ، جينات Z - 194 (74٪) (الشكل 1 د وملف إضافي 4) . هذه الجينات المنتظمة في الغدد التناسلية (الشكل 1 د والملف الإضافي 4) هي بالتالي جينات التمايز الجنسي الغدد التناسلية المرشحة المثيرة للاهتمام. إجمالاً ، تشير البيانات إلى أن مستويات التعبير النسبي للجينات ثنائية الشكل المرتبطة بالجنس يمكن أن تفسر قدرتها على تنظيم جينات المصب المختلفة في الأنسجة المختلفة.

لإلقاء الضوء على المسارات الجزيئية التي قد تكمن وراء التمايز الجنسي المستقل للخلايا ، قمنا أولاً بفحص مجموعات البيانات بحثًا عن الجينات المتورطة في التمايز الجنسي في الغدد التناسلية. تم تجميع قائمة تضم 117 جينًا مرتبطًا سابقًا بتكوين البكتريا (انظر الملف الإضافي 5). تم إثراء مجموعة الجينات المعبر عنها تفاضليًا بين الجلد الأرومي الذكري والأنثوي بشكل كبير باستخدام جينات تكوين الغدد التناسلية (ص = 0.0098 ، اختبار فيشر الدقيق) ، ويرجع ذلك في الغالب إلى الجينات المرتبطة بـ Z غير المعوضة (على سبيل المثال ، 17β HSDB4 (ENSGAL00000002187) ، DMRT1 (ENSGAL00000010160) و CFC1B (ENSGAL00000012623)). تم العثور على `` جين غدد تناسلي متورط '' معبر تفاضليًا واحدًا فقط بشكل تفاضلي في هذا النسيج (VNN1، ENSGALG00000013992) (ملف إضافي 2). لم يتم العثور على جينات أثبتت سابقًا أن لها دورًا في التمايز الجنسي بين الغدد التناسلية بين المتواليات المرتبطة بـ W. مجتمعة ، تشير هذه البيانات إلى أن جينات الكروموسوم الجنسي لا تنشط مسارات التمايز الجنسي المعروفة في الجلد المتفجر من كلا الجنسين.

على عكس الجراثيم ، أظهرت الغدد التناسلية مجموعة مختلفة من الجينات الصبغية المعبر عنها تفاضليًا ، وكثير منها له صلة معروفة بالتمايز الجنسي الغدد التناسلية ، مثل FOXL2 ، هرمون مضاد مولر (AMH), INHA (إنهيبين- A) و HSP70 (ENSGALG00000011715). يشير هذا إلى أن الكروموسومات الجنسية قد بدأت برامج تنموية مرتبطة تحديدًا بالتمايز الجنسي التناسلي في اليوم الجنيني 4.5 (المرحلة 25) ، قبل يوم إلى يومين من بداية التمايز الجنسي التناسلي (المراحل 29-30).

تظهر هذه النتائج أن المسارات الجزيئية ثنائية الشكل جنسياً تعمل بواسطة الكروموسومات الجنسية في النسجين المختلفتين اللتين تم فحصهما هنا. ومع ذلك ، فإن معظم الجينات المعبر عنها تفاضليًا والمكتشفة في الجلد المتفجر والغدد التناسلية ليس لها صلة سابقة بالتمايز الجنسي. لتوصيف المسارات المحتملة التي يتم تنشيطها في الإناث عكس أنسجة الذكور ، قمنا بتقييم علم الوجود الجيني لجميع الجينات التي تم التعبير عنها بشكل تفاضلي حصريًا في الجلد المتفجر أو الغدد التناسلية فقط ، باستخدام برامج DAVID [35]. يتم عرض المجموعات الثلاث الأولى من مصطلحات GO لكل مجموعة في (ملف إضافي 1 ، الشكل S10). بالنظر إلى العدد المنخفض من الجينات ، أظهر عدد قليل جدًا من مصطلحات GO إثراءًا كبيرًا عندما قمنا بتصحيح الاختبارات المتعددة (Benjamini) ، ولكن العديد من الجينات المشاركة في إجهاد الخلية وإصلاح تلف الحمض النووي أظهرت تعبيرًا تفاضليًا بين الجنسين في الجلد المتفجر. تم أيضًا التعبير عن أعضاء مختلفة من مسار التليف الكبدي بشكل تفاضلي (A2M و Col3A1 المنتظم في الإناث ، و IL1R2 و EGF في الذكور). تم وصف التعبير الجيني الخاص بالجنس في الكبد سابقًا ، والذي يتضمن & gt1000 من الجينات التي تؤثر على مجموعة واسعة من العمليات البيولوجية [36]. بالنسبة للجينات المعبر عنها تفاضليًا على وجه التحديد في الغدد التناسلية ، تضمنت مصطلحات GO الأعلى تفاعل مستقبلات ليجند النشط عصبيًا (ص القيمة = 0.0081). تتضمن هذه الجينات مستقبلات GABA alpha 4 واثنين من مستقبلات الجلوتامات. من بين قائمة الجينات الصبغية التي تم التعبير عنها في اليوم 4.5 الغدد التناسلية بطريقة مثنوية الشكل جنسيًا ، كان هناك العديد من عوامل النسخ التي لم تكن مرتبطة سابقًا بالجنس في حد ذاته (أربعة في إناث وستة في ذكور) (ملف إضافي 2). تكشف هذه البيانات عن ارتباط مسارات جزيئية مختلفة في الأنسجة التي تم فحصها.

كما ذكرنا سابقًا ، أظهرت الجينات المرتبطة بـ Z و W عمومًا تعبيرًا مزدوج الشكل مماثلًا في كل من الجلد المتفجر والغدد التناسلية (الشكل 1C) ، بينما تم التعبير عن العديد من الجينات الجسدية بشكل تفاضلي فقط في نسيج واحد (الشكل 1C). بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت نسبة كبيرة من الجينات المشروحة على الكروموسوم Un_Random ملف تعريف تعبير ثنائي الشكل مستقرًا (الشكل 1C). قد ترتبط هذه التسلسلات غير المعينة في الواقع بالكروموسومات الجنسية ، خاصةً كروموسوم W الذي تم شرحه بشكل سيئ. تم دعم الأدلة على هذا الاستنتاج من خلال نسب التعبير الجنسي الخاصة بهم ، والتي كانت مماثلة لتلك الخاصة بجينات الكروموسوم الجنسي (ملفات إضافية 2 و 3). نظرًا لأن كروموسوم الدجاج W ودوره المحتمل في تحديد جنس الطيور غير مفهوم حاليًا بشكل جيد ، فقد استغلنا بيانات RNA-seq لتوضيح هذه التسلسلات بشكل قاطع ومعالجة التعبير الجيني المرتبط بـ W.

شرح كروموسوم دبليو

نظرًا للتعبير الجيني القوي المرتبط بـ W في كل من الجلد المتفجر إلى الغدد التناسلية E4.5 ، فقد اعتبرنا أن هذا الكروموسوم قد يلعب دورًا مهمًا في تحديد الجنس والتمايز الجزيئي للخلية المستقلة. ومع ذلك ، فإن الكروموسوم الجنسي للدجاج W في الوقت الحالي موصوف بشكل غير كامل ويتم تجميع تسلسله جزئيًا فقط. في ضوء التحديات المرتبطة بتسلسل كروموسوم W ، قمنا بالتحقيق في نسخة W ودورها المحتمل في تحديد جنس الطيور بمزيد من التفصيل. تم استخدام طريقتين لإنشاء إطارات قراءة مفتوحة كاملة الطول لنسخة W ، وجينوم موجه ومستقل عن الجينوم (من جديد) المجسم.

تم تحديد جينات W المحتملة التي تم شرحها بشكل خاطئ في البداية من خلال تعبيرها الخاص بالأنثى (Ensembl) (انظر الطرق والمواد). ومع ذلك ، فقد تم أيضًا تعيين جزء كبير من القراءات خارج الجينات المشروحة. والجدير بالذكر أن 62٪ من القراءات التي تم تعيينها للكروموسوم غير العشوائي لم تكن في الجينات المشروحة (الملف الإضافي 1 ، الشكل S3). افترضنا أن بعض هذه التسلسلات كانت متصلة غير معرَّفة مرتبطة بـ W. من أجل تحديد الجينات غير المشروحة ، قمنا بتوسيع تحليلنا لبيانات RNA-seq باستخدام إجراء تجميع نسخة موجَّهة من الجينوم ، أزرار الكم [37]. تم إجراء تحليل Cufflinks عن طريق تعيين جينوم الدجاج (Galgal4) ، وتم إنشاء مجموعة من نسخ الدجاج عن طريق تشغيل Cufflinks 1.3.0 على القراءات المعينة (انظر الملف الإضافي 1). نسبة كبيرة من جينات W المعبر عنها التي تم تحديدها من خلال تحليل Cufflinks تم ترميز عناصر الفيروسات القهقرية بإطار قراءة مفتوح واحد على الأقل أظهر تماثلًا لبروتين فيروسي رجعي (بقيمة إلكترونية & lt0.001 ، باستخدام BLAST). جنبًا إلى جنب مع الجينات الخادعة ، تمت تصفية هذه التسلسلات من التحليل اللاحق (انظر الطرق والمواد والطرق التكميلية في ملف إضافي 1).

سمح هذا التحليل بتجميع 26 جينًا مرتبطًا بـ W (الجدول 1). تم اقتراح أو تأكيد معظم هذه الجينات مسبقًا على أنها مرتبطة بـ W [22] ، لكننا حددنا تسلسلين جديدين مرتبطين بـ W ، TXN مثل و SUB1-W. بالإضافة إلى ذلك ، اثنان من الجينات المرتبطة بـ W ، RPL17-دبليو و HNRPK-W، استلقي على الكروموسوم Un_random كما هو موضح في [22] وأكدنا ذلك. يوجد داخل المنطقة intronic من هذه الجينات نوعان من الحمض النووي الريبي النووي الصغير المشروح (SNORD58-W-1 و SNORD58-W 2) و microRNA واحد (مير-7 ب-دبليو) التي لم يتم توثيقها لتكون مرتبطة بنظام W. أعط موقع الجين المضيف ووجود علم الأمشاج على كروموسوم Z ، يجب إعادة تخصيص هذه الجينات إلى كروموسوم دبليو.

أثناء تحليلي Ensembl و Cufflinks ، لوحظ أنه في 12 حالة على الأقل ، قامت العديد من النصوص المحددة بترميز نفس البروتين المفترض (ملحق الجدول 3). بينما في بعض الحالات مثل HINT-W و FAF، كان هذا بسبب نسخ متعددة من الجين في الجينوم ، في كثير من الحالات كانت هناك نسخة واحدة من الجين ، ولكن تم تقسيمها عبر مناطق غير متجاورة أو فجوات من الجينوم. التجميعات الموجهة بالجينوم مثل أزرار الكم محدودة بجودة الجينوم ولا يمكن تجميع النصوص عبر أجزاء الجينوم التي لم يتم سقالاتها بشكل صحيح أو التي تحتوي على فجوات في التسلسل المجمع. هذا صحيح بشكل خاص بالنسبة للكروموسومات Un_random و W_random ، والتي تحتوي على أجزاء غير مجمعة من الجينوم. لمعالجة هذه المشكلة ، أجرينا الجينوم المستقل (من جديد) تجميع النص باستخدام برنامج ABySS [38 ، 39] واستخدام من جديد تجميع النصوص لإعادة تجميع جينات أزرار الكم المختلفة معًا. تم تمكين هذا الجينات المعينة سابقًا لمناطق مختلفة من الكروموسوم أو حتى عبر كروموسومات مختلفة ليتم ضمها معًا في جين واحد (انظر الملف الإضافي 1 للحصول على التفاصيل). يوضح الشكل 2 نتائج هذا التحليل لخمسة جينات تمثيلية ، RASA-W ، ST8SIA-W ، GOLPH-3-W ، ZSWIM6-W و NEDD4-W (ترد نسخ W المجمعة المتبقية في الشكل S4 ، انظر الملف الإضافي 1). يتم عرض النصوص الكاملة المستخلصة جنبًا إلى جنب مع التسلسلات التي تم شرحها بواسطة Ensembl وتلك المستمدة من Cufflinks وتجميعات ABySS. على سبيل المثال ، ملف RASA-W تم تجميع النسخة من خلال ضم سبعة متواليات تم تخصيصها مسبقًا جزئيًا إلى W وجزئيًا إلى أجزاء مختلفة من الكروموسوم العشوائي غير العشوائي والكروموسوم W_random.

ترسيم تسلسل النص الكامل المرتبط بـ W. تم تحديد تسلسلات نصية كاملة لجميع الجينات المعبر عنها بواسطة W باستخدام نهج مشترك لتجميع النصوص من Cufflinks ، و Abyss من جديد التجميع وأحدث بيانات شرح الدجاج (Ensembl). يظهر مثال على إطار القراءة المفتوح لخمسة جينات مرتبطة بـ W. تمثل المستطيلات المظلمة المناطق الجينومية المختلفة التي يمكن محاذاة التسلسل إليها: الكروموسوم W / W العشوائي (الأحمر) ، والكروموسوم غير العشوائي (الأخضر) ، والجسيمات الذاتية (الرمادي) والفجوات تمثل التسلسل الجيني الغائب. تُظهر الأشرطة الملونة أدناه النصوص المقابلة المحددة بواسطة تحليلات Ensembl (aqua) و Cufflinks (الأصفر) و ABySS (الأزرق). تمثل المؤامرات الموجودة على طول الجزء العلوي تغطية القراءة لعينة الغدد التناسلية الأنثوية (أسود) وعينة الأديم المتفشي (الرمادي).

باستخدام هذا النهج ، يمكن تجميع إطارات القراءة المفتوحة لـ mRNAs المرتبطة بـ W بشكل كامل ، باستثناء جين واحد ، NEDD4- مثل-W. نتج عن ذلك توصيف عشرة جينات حيث لم يكن معروفًا في السابق سوى جزء من ORF ، وذلك بسبب التجميع الضعيف لكروموسوم W. من بين هذه الجينات ، نقدر أنه ، في المتوسط ​​، كان 60 ٪ من تسلسل إطار القراءة المفتوحة مفقودًا سابقًا من ذلك المتاح في Ensembl أو في Genbank (ملف إضافي 6). تم إجراء تحليل التعبير اللاحق لجينات W عن طريق تعيين القراءات لتسلسلات (كدنا) الكاملة التي تم تجميعها حديثًا. يتم عرض قيم FPKM النهائية (الأجزاء لكل كيلو قاعدة من exon لكل مليون جزء معين) في الجدول 1.

أظهرت النصوص الكاملة المرتبطة بـ W المحددة في شاشة RNA-seq هذه الأنطولوجيا الجينية بوظائف مختلفة ، لا يرتبط أي منها بشكل واضح بالتمايز الجنسي (الجدول 1 والجدول S3 - ملف إضافي 6). ومع ذلك ، تضمنت القوائم الجينات التي تحدد البروتينات المرتبطة بتنظيم النسخ (ZSWIM6-W ، ZNF532-W ، MIER3-W ، BTF3-W ، SUB1-W)، إرسال الإشارات (SMAD2-W ، SMAD7-W ، RASA1-W) ، مسار الانتشار (UBAP2-W ، UBE2R2-W) ، ومضادات الأكسدة thioredoxin (TXN مثل W) ، سينسيز ATP ، ATP5A1-W، والبروتين المرتبط بالنيوكليوتيدات الشاذة ، HINTW. كما هو مذكور أعلاه ، لم تُظهر معظم الجينات المرتبطة بـ W تغييرات كبيرة في التعبير بين الأنسجة التي تم فحصها (الجدول 1). كانت الجينات الأكثر تعبيرًا عبر كلا النسج هي HINT-W ، RPL7-W ، ATPA5A1-W ، BTF3-W ، VCP-like-W و hnRNKP.

تأكيد التعبير المقيد الأنثوي والرابط W

أظهرت بيانات RNA-seq أن كروموسوم الدجاج W يحتوي على جينات أكثر مما كان يعتقد سابقًا وأن هذه الجينات تظهر نشاط نسخي قوي. تم التعبير عن جميع جينات W في كل من الجلد الأرومي و E4.5 الغدد التناسلية. للتحقق من صحة RNA-seq ، تم إجراء RT-PCR الكمي على أربعة جينات تمثيلية ، باستخدام بادئات W-gene المحددة. تم الكشف عن تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل في عينات الإناث ولكن ليس الذكور من الأديم الأرومي والجيش النووي الريبي التناسلي (الشكل 3 أ و 3 ب) ، مما يؤكد التعبير المحدد للإناث. بالنسبة لبعض هذه الجينات ، جبل كامل فى الموقع أكد التهجين أيضًا التعبير الخاص بالمناسل الأنثوي (ملف إضافي 1 ، الشكل S5). تم استخدام رسم الخرائط FISH للتحقق من صحة ارتباط W ، وإظهار إشارة واحدة في الخلايا الأنثوية وليس الذكور (الشكل 3B-E والملف الإضافي 1 ، الشكل S6). بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للجينات المتوقعة أو الجديدة التي لم يتم تعيينها بعد إلى W ، أكد تحليل PCR أنها موجودة على وجه التحديد في الحمض النووي الجيني للإناث وليس الذكور (انظر المواد والطرق والشكل S6 في ملف إضافي 1).

التحقق من صحة RNA-seq بواسطة RT-PCR الكمي وتأكيد ارتباط W. (أ) تحليل تعبير Blastoderm لأربعة جينات W تمثيلية ، KCMF-W ، RASA-W ، MIER3-W و ZNF532. كان التعبير قابلاً للاكتشاف عند الإناث (أحمر) ولكن ليس عند الذكور (أزرق). يظهر التعبير الجيني المقيس W يعني +/- SEM ن = 3 ** ص & lt0.05. (يكون) ينتشر رسم خرائط FISH للجينات التي تم تحديدها بواسطة RNA-seq إلى كروموسوم الجنس W في طور الدجاج الأنثوي. تم استخدام مستنسخات BAC كمجسات. (ب) استنساخ BAC Ch261-113E6 (ZNR-W ، BTF3-W) (أحمر) و BAC Ch261-178N8 (RASA1-W ، BTF3-W) (لون أخضر). (ج) استنساخ BAC Ch261-107E4 (HNRPK2-W ، GOLPH3-W (أحمر). (د) استنساخ BAC Ch261-60P24 (ZNF532-W ، SnoR58-W) (أحمر). (ه) استنساخ BAC Ch261-114G22 (UBE2R2-W ، RASA1-W ، SnoR121A-W) (أحمر). صبغيات الطور الطوري ملطخة بـ DAPI (أزرق). تم الكشف عن إشارة واحدة في كل حالة وفقط في الخلايا الأنثوية ، مما يؤكد الارتباط W.

الحفظ والتعبير النسبي للجينات المرتبطة بـ W وأخصائيي علم الأمشاج Z الخاصة بهم

تم استخدام النصوص الكاملة المرتبطة بـ W التي تم تجميعها في هذه الدراسة للكشف عن المتماثلات على الكروموسوم Z (المتجانسات المشيمية). جميع الجينات المرتبطة بـ W باستثناء FAF تم العثور على (العامل المرتبط بالإناث) على علماء الأمشاج على Z. كان هناك تماثل عالي التسلسل بين جميع النسخ المرتبطة بـ W و Z تقريبًا على مستوى الحمض النووي (بمتوسط ​​88.4٪ هوية ، الجدول 1) ومستوى البروتين (متوسط من 90.3٪ هوية ، الجدول 1). كان الاستثناء هو الجين HINTW، والتي أظهرت 41 ٪ تسلسل و 48.5 ٪ تجانس الأحماض الأمينية مع Z gametologue (الجدول 1). تم فحص تطور الوظيفة الجديدة بين الجينات المرتبطة بـ W عن طريق حساب معدلات الاستبدال المرادف وغير المترادف لكل زوج من الجينات ZW [40] ويتم تمثيله في الجدول 1 ، وكنافذة منزلقة عبر كل زوج جيني في الشكل S7 ( ملف إضافي 1). قيمة dN / dS لـ HINTW كان الأعلى بين جميع جينات W (0.6) مما يشير إلى أنه قد خضع لأقل قدر من الضغط الانتقائي المطهر.

تم تقييم التعبير المركب لأطباء الأمشاج W و Z في كل من الجلد المتفجر والغدد التناسلية ويظهر في الشكل 4. بالنسبة لجميع الجينات المرتبطة بـ W تقريبًا ، تم التعبير أيضًا عن علم الأمشاج Z ، وفي كلا الأنسجة. (كان الاستثناء FAF، الذي يفتقر إلى Z gametologue). كان التعبير الكلي من علماء الأمشاج W و Z في الإناث في معظم الحالات مشابهًا للتعبير عن النسختين المرتبطين بـ Z في الذكور ، حيث عادةً ما يساهم Z و W بالتساوي في التعبير الإجمالي في الإناث (الشكل 4 أ ، ب). This suggests that most W/Z gametologues in the chicken embryo effectively operate in an autosomal-like fashion (having two functional copies in both male and female). However in some cases, the combined W/Z gene expression in females was significantly higher than the total Z-linked expression in males and was primarily due to W transcription. In the blastoderm, this was the case for HINT, SMAD2 و MIER-3(Figure 4A). In E4.5 gonads, female expression was higher for HINT, MIER3, the putative transcription factor ZSWIM6, VCP-like (Valosin-containing protein) and ST8SIA3 (a sialyltransferase-like gene) (Figure 4B).

Expression levels of W/Z gametologue pairs. Expression of W-linked genes (red) compared to their Z-linked gametologues (blue), for blastoderms (أ) and gonads (ب). The total combined expression of gametologue pairs is shown for females (red - W/blue - Z, left bar in pair) and males (ZZ -blue only, right bar in pair). The shaded data are shown on an adjusted FPKM scale (inset). Genes with significantly different expression between the sexes are identified (* ص & lt0.01).


Construction of a radiation hybrid map of chicken chromosome 2 and alignment to the chicken draft sequence

خلفية: The ChickRH6 whole chicken genome radiation hybrid (RH) panel recently produced has already been used to build radiation hybrid maps for several chromosomes, generating comparative maps with the human and mouse genomes and suggesting improvements to the chicken draft sequence assembly. Here we present the construction of a RH map of chicken chromosome 2. Markers from the genetic map were used for alignment to the existing GGA2 (Gallus gallus chromosome 2) linkage group and EST were used to provide valuable comparative mapping information. Finally, all markers from the RH map were localised on the chicken draft sequence assembly to check for eventual discordances.

نتائج: Eighty eight microsatellite markers, 10 genes and 219 EST were selected from the genetic map or on the basis of available comparative mapping information. Out of these 317 markers, 270 gave reliable amplifications on the radiation hybrid panel and 198 were effectively assigned to GGA2. The final RH map is 2794 cR6000 long and is composed of 86 framework markers distributed in 5 groups. Conservation of synteny was found between GGA2 and eight human chromosomes, with segments of conserved gene order of varying lengths.

استنتاج: We obtained a radiation hybrid map of chicken chromosome 2. Comparison to the human genome indicated that most of the 8 groups of conserved synteny studied underwent internal rearrangements. The alignment of our RH map to the first draft of the chicken genome sequence assembly revealed a good agreement between both sets of data, indicative of a low error rate.


خلفية

Genomes sizes (as measured by the DNA mass per diploid nucleus) are smaller on average in birds than in other tetrapod classes, and genome sizes within the class Aves show less variation than those of other tetrapod classes [1,2]. It has been proposed that reduced genome size in birds represents an adaptation to the high rate of oxidative metabolism in birds, which results primarily from the demands of flight [1-4]. Cell size and nuclear genome mass are correlated in vertebrates, and cell sizes of birds are smaller than those of mammals [1]. Smaller cells are advantageous in an animal with a high rate of oxidative metabolism because a smaller cell has a greater surface area per volume of cytoplasm, thus facilitating gas exchange.

An alternative to the hypothesis that the reduced genome size is adaptive is the hypothesis that it resulted from an event of genomic DNA loss that was fixed in the ancestor of all birds due to genetic drift. The fixation of even a deleterious mutation is possible if the population undergoes an extreme bottleneck [5]. Some authors have argued that such a bottleneck may have occurred in the ancestor of birds at the end of the Cretaceous period [6], although this conclusion is not consistent with recent molecular evidence placing the radiation of the avian orders well prior to that time [7].

In order to decide whether genome reduction in birds was adaptive or due to a random event, Hughes and Hughes [8] compared the lengths of corresponding introns of orthologous chicken (Gallus gallus) and human (الانسان العاقل) genes. They found that corresponding introns were significantly shorter in chickens, indicating that numerous independent deletions have occurred in the introns of birds. These results support the hypothesis that genome size reduction in birds is adaptive, since it is unlikely that such a large number of independent deletion events were due to chance alone. Additional evidence in support of the adaptive hypothesis is provided by the observation that a secondary increase in genome size has occurred in avian lineages which have become flightless or have reduced flying ability [9].

It has been suggested that an important factor in genome size reduction in birds has been that birds have lower levels of repetitive DNA than other vertebrates [10]. Genomes of mammals and reptiles are estimated to consist of about 30�% repeats, while those of birds have been estimated to consist of only 15�% repeats [10-12]. In birds chromosomes are of two types: a minority of macrochomosomes (3𠄶 μm in length) and a larger number of microchromosomes (0.5𠄲.5 μm in length). In the chicken, there are six pairs of macrochromosomes, and thirty-three pairs of microchromosomes [13]. There is a high rate of chiasma formation on avian microchromosomes, and this may be an adaptation that ensures correct pairing of these chromosomes during meiosis and mitosis [14]. Burt [10] proposed that the avoidance of repeats in the avian genome may in turn be an adaptation that enhances the probability of chiasma formation between homologous microchromosomes. This hypothesis and the hypothesis that genome size reduction represents an adaptation to flight are not mutually exclusive, since both factors may be at work simultaneously. Consistent with Burt's hypothesis, Wicker et al. [15] reported that in the chicken genome the ratio of repeats to protein-coding genes is higher on macrochromosomes than on minochromosomes.

The sequencing of a substantial portion of the chicken genome has made it possible to examine quantitatively the distribution of repeating sequences on different chromosomes in the genome. Here we compare the distribution of repeats on 28 sequenced autosomes of chicken with that on the 22 human autosomes in order to test the hypothesis that reduction in repeat density in the avian genome has occurred as a result of adaptive evolution.


Status of the current preliminary genome assemblies

Preliminary assemblies for alligator and crocodile are available. The assembly for alligator additionally uses information from a 120× physical coverage, Illumina 1.5 kbp mate-pair library. The current crocodile assembly was generated with 80× coverage from a 380 bp paired-end Illumina library. The statistics for the length and contiguity of these two assemblies are shown in Table 1. These assembly statistics are on par with other early stage من جديد assemblies using short read data [7, 70].

To obtain early estimates of potential TE content, we analyzed the current assemblies using RepeatMasker and a custom repeat library. The library consisted of all vertebrate TEs identified in RepBase [71] and a set of potential TEs identified by applying RepeatScout [72] to both raw 454 data and to the current assemblies (D. Ray, unpublished data). Consistent with earlier studies [59, 73, 74], much of the repetitive content of the genome comprises non-long terminal repeat (non-LTR) retrotransposons from the CR1 family (Figure 3). There is also high content of Chompy-like miniature inverted-repeat transposable elements (MITEs) [75], Penelope retrotransposons, ancient short interspersed repetitive elements (SINEs), and satellite/low complexity regions. Overall, 23.44% of the alligator and 27.22% of the crocodile genome assemblies are annotated as repetitive compared with 50.63% seen in humans. Thus, this preliminary analysis provides further evidence that these reptilian genomes might be easier to assemble than typical mammalian genomes due to their lower repeat content.

The size of different repeat families classified in our current alligator and crocodile assemblies. Despite more long-distance insert libraries for alligator, more repeats were found in the crocodile assembly. This strongly suggests that crocodiles have more repeats than do alligators, and perhaps the difference will become even more striking as the crocodile assembly improves.

We also examined GC content across the assemblies (Figure 4). Alligators and crocodiles appear to have a higher mean GC content than many other vertebrates. Additionally their large standard deviation in GC content across contigs is similar to that of birds and mammals, suggesting that their base composition is heterogeneous and likely contains GC-rich isochores. This is unlike the situation in the lizard (أنوليس) and frog (Xenopus), which lack strong isochores based upon analyses of genomic data [76], or the turtle Trachemys scripta, which appears to lack strong isochores based upon analyses of expressed genes [77]. However, these results are consistent with previous analyses of ESTs that suggested the existence of GC-rich isochores in the alligator genome [62, 77]. Thus, these crocodilian genome data extend the results of the previous analyses and confirm the genome-wide nature of GC-content heterogeneity in crocodilian. We expect improved crocodilian genome assemblies to further illuminate the details of isochore structure in reptiles.

The distribution of GC proportion across several species. Note that alligators and crocodiles have a higher overall proportion of GC than many other vertebrates, as predicted by early BAC-end scans [42]. Abbreviation: SD standard deviation.


Reviewers' comments

Reviewer's report 1

Igor Zhulin, University of Tennessee and Oak Ridge National Laboratory

This is an interesting discovery of novel viral families in the chicken genome, which accounts for more than 2% of the genome sequence. I do not have any major concerns regarding this paper and support its publication however, I would like to offer some comments for authors' consideration, mainly regarding the clarity and presentation.

Authors' response

We are grateful to the reviewer Dr. Igor Zhulin for providing a number of very specific and constructive comments regarding the clarity and presentation of the manuscript. We revised the paper according to his suggestions.

Reviewer's report 2

Itai Yanai, Harvard University

I support publication of this manuscript.


بحث مفتوح

This Whole Genome Shotgun project has been deposited at DDBJ/ENA/GenBank under the accession WUCP00000000. The version described in this paper is version WUCP01000000. Raw read sequences generated in the de novo sequencing have been deposited in the Sequence Read Archive (SRA) at NCBI under the project access ion PRJNA380312. Published genome data used in the analyses can be found under the following accession codes: G. gallus (GRCg6a [ftp://ftp.ensembl.org/pub/release-96/fasta/gallus_gallus/dna/]) M. gallopavo (UMD2 [ftp://ftp.ensembl.org/pub/release-96/fasta/Meleagris_gallopavo/dna/]). More dataset, as well as the pipelines and scripts, can be found in figshare https://figshare.com/projects/Phasianus_colchicus_genome_sequencing_and_assembly/88112.

اسم الملف وصف
men13296-sup-0001-Supinfo.docxWord document, 3.7 MB Supplementary Material
men13296-sup-0002-Supinfo.docxWord document, 36 KB Supplementary Material
men13296-sup-0003-TablesS4andS6.xlsxapplication/excel, 600 KB Tables S4 and S6

يرجى ملاحظة ما يلي: الناشر غير مسؤول عن محتوى أو وظيفة أي معلومات داعمة مقدمة من المؤلفين. يجب توجيه أي استفسارات (بخلاف المحتوى المفقود) إلى المؤلف المقابل للمقالة.


Turkey Genetics 101

I love watching the turkeys on Martha&rsquos Vineyard. They travel in small family groups of two parents with chicks and adolescents, coalescing into larger tribes.

When it rains, wild turkeys go about their business, pecking at food &ndash I&rsquove yet to see one raise it&rsquos mouth and drown. And they have feelings. My daughter and I once watched as 4 turkeys stood around a comrade who&rsquod just been run over, clearly distraught. None left, even as cars went by.

I saw a family of 7 perched on a branch in size order, crapping in unison. And one early morning I turned a corner and faced a lawn of turkeys. I froze and counted them &ndash 42 &ndash a little afraid, because the hens are quite enormous. They turned and stared as I quietly backed away.

Like humans, a few individuals can become deranged. On Father&rsquos Day in 2008, for example, a &rdquohostile, feral turkey&rdquo chased two cops onto their patrol car. A man who had raised the unfortunate Tom tried to help his pet when the officers shot and killed the terrorist turkey. Later, neighbors and a UPS delivery person corroborated the police view that Tom was indeed violent, and there was much concern that the &ldquosociopath with feathers&rdquo had transmitted his errant behavioral genes to the next generation.

For the most part, the turkeys of Martha&rsquos Vineyard are oblivious to gaping humans and the occasional yapping canine. Maybe that&rsquos because the island&rsquos somewhat limited biodiversity offers no natural predators, just a human population that surges in the summer with many folk who aren&rsquot used to sharing space with large, wild birds.

I haven&rsquot checked the DNA of the turkeys of Martha&rsquos Vineyard, but I&rsquod bet their immune systems are a lot tougher than those of the barnyard variety. Instead of the ginormous &ldquobreasts&rdquo (why do we speak of breasts in birds, who do not lactate?) that cause the broad-breasted &ldquoindustrial&rdquo white turkey to topple over, these wild turkeys have more dark meat (more myoglobin), which enables them to suddenly soar up into the treetops at a clap of thunder, and to have flown to the island in the first place, reaching speeds, according to PETA, of 55 mph.

Having followed the turkeys of Martha&rsquos Vineyard for years, and not particularly liking to eat their brethren, I thought I&rsquod compile a listicle of a dozen facts about the genetics of ميليجريس جالوبافو.

1. The domesticated turkey originated in Mexico in about 800 BC. Their races, like races in humans, are defined by a superficial characteristic &ndash plumage color &ndash rather than full gene-based ancestry. Only a half dozen or so of the turkey&rsquos 16,000 genes contribute to plumage color, just like a handful of our 20,000 genes impart skin color. All commercial lines descend from one ancestral group, although the American Poultry Association recognizes 7 breeds.

2. Like human chromosomes, turkey chromosomes were initially described rather vaguely. A 1931 paper describes 4 big J-shaped chromosomes, 2 big rods, 3 short rods, and 29 globes. Today we know the genome is splayed out over 39 pairs of autosomes. Like all birds, males have two Z chromosomes and females one Z and one W, somewhat the opposite of humans, in whom females are the homogametic sex (XX).

3. The turkey genome project got underway at Virginia Tech in 2008, and the sequence of a hen named Nici was published in 2010. Nici means &ldquoNicholas inbred,&rdquo after famed turkey farmer George Nicholas who, at Nicholas Turkey Breeding Farms in Sonoma, California, turned the wild bird into today&rsquos barely recognizable top-heavy product of extreme artificial selection. Conventional agriculture fosters far more profound change than the one-gene-at-a-time tweaking of GMOs.

4. Nici was the spawn of 9 generations of full-sib matings. The brother-sister matings left just enough heterozygosity to provide interesting gene variants, but not enough diversity to gum up the sequencers and assemblers. Having the turkey genome sequence will enable breeders to select traits based on genotype rather than phenotype, which can theoretically help to preserve some of the valuable traits hidden in the recessive state.

5. The turkey genome is 1.1 billion bases. Unlike the rush to sequence the human genome, with the turkey interest is more on annotation &ndash figuring out what genes do and how that can make farmers money &ndash than in accumulating sequences from different individuals.

6. The turkey was the fifth farm animal to have its genome done, following the pig, cow, sheep, and chicken. The duck was done in 2013.

7. Not surprisingly, the turkey genome is similar to that of the chicken, differing most obviously by some two dozen chromosomal inversions. The turkey genome sequence is being used to fill in some gaps in the chicken genome sequence, although at 1.8 SNPs per kilobase, turkeys have a less diverse genomes than do chickens, which have 5.5. The reason: the ancestral chicken population was much larger than the ancestral turkey population. The turkey genome has five regions of exceptional genetic uniformity, and the mitochondrial genome is also much less diverse.

8. An autosomal recessive condition of turkeys is red blood cells that have two nuclei.

9. Turkeys have superb vision. With five types of the visual pigment rhodopsin, 7 types of photoreceptors, and 4 types of cones, they can see into the ultraviolet. We can&rsquot. They also have a type of T cell receptor apparently unique to them.

10. Industrial turkeys are more likely to suffer from non-inherited diseases than inherited ones. The list is long. Being smashed into close quarters can trigger feather picking (auto and allo), stampeding, and a hardness of the underfoot called bumblefoot. Poor nutrition can soften bones and enlarge hocks. Poisons include milkweed and aflatoxin.

Turkeys can give us Newcastle disease (viral respiratory), الكلاميديا ​​psittaci (bacterial respiratory), tuberculosis, and typhoid. They also get a host of fungal conditions (thrush, brain, skin, lungs), protozoan woes (blackhead), more viral (flu, bluecomb, tumors) and bacterial infections (erysipelas, cholera, pox, and a malodorous infection of the navel), gross worms (redworm, flukes, round worms, tapeworms) and of course lice, ticks, and mites. Highly selective breeding teamed with overuse of antibiotics has pummeled their immune systems. Industrialized turkeys are particularly susceptible to aflatoxin poisoning from fungus growing on feed corn, which causes liver cancer in humans. A glutathione s-transferase gene variant that detoxes aflatoxin, found in wild turkeys, has been bred out of their domesticated relatives.

11. Intense selection for a huge white breast and ultra-accelerated growth, reaching &ldquomarket weight&rdquo in 131 days compared to 185 among my avian friends on Martha&rsquos Vineyard, kills heart and skeletal muscle cells, collapses legs, deforms skeletons, and decimates immunity.

12. Five natural &ldquoheritage&rdquo varieties of turkeys had more red blood cells, proteins, T cell responses, and disease resistances compared to industrial birds. Heritage turkeys also make more vitamin C, which birds synthesize and therefore don&rsquot need to consume, and the vitamin enhances immunity. The heritage birds enjoy &ldquolower mortality rate, the ability to mate naturally, excellent hatchability, active foraging, intelligence, and overall attractiveness. The only parameters on which the industrial strains excel are feed conversion and rate of gain,&rdquo according to one review.

ميليجريس جالوبافو is a beautiful animal. No wonder Ben Franklin wanted the turkey to be the national bird.


شاهد الفيديو: X-Inactivation in mammals (أغسطس 2022).