Discovery of permuted and recently split transfer RNAs in Archaea.
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DOI：
10.1186/gb-2011-12-4-r38
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发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
12.3
通讯作者：
Lowe TM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chan PP;Cozen AE;Lowe TM
与真核生物一样，古细菌中的前体转移 RNA 通常含有在 tRNA 成熟过程中被去除的内含子。两个不相关的古菌物种以分裂 tRNA 基因的形式表现出独特的前 tRNA 加工复杂性，其中两到三个 tRNA 片段从不同位点转录，然后转剪形成成熟的 tRNA。另一种罕见类型的前 tRNA 仅存在于真核藻类中，它是经过排列的，其中 3' 部分编码在 5' 部分上游，并且必须经过处理才能发挥功能。使用基因查找程序 tRNAscan-SE 的改进版本、比较分析和实验验证，我们现已鉴定出四种新的反式剪接 tRNA 基因，每一种都存在于古细菌脱硫球菌目分支的不同物种中：Aeropyrum pernix 和 Thermosphaera aggregans 中的 tRNAAsp(GUC)，以及 Staphylothermus hellenicus 和 Staphylothermus marinus 中的 tRNALys(CUU)。其中每一个都包含与之前研究的分裂 tRNA 惊人相似的特征，但比较基因组背景分析和系统发育分布表明有几个独立的、相对较新的分裂事件。此外，我们在古生菌中发现了第一个排列 tRNA 基因的例子：Thermofilum pendens 中的 tRNAiMet(CAU) 和 tRNATyr(GUA)，它们的排列似乎与之前在红藻中看到的排列相同。我们的研究结果表明，分裂的 tRNA 零星地分布在古细菌的一个主要分支中，并且排列的 tRNA 是古细菌和真核物种之间的一个新的共同特征。分裂 tRNA 的发现还为它们的进化史提供了新的线索，支持了最近通过病毒或其他移动元素获得的假设。
As in eukaryotes, precursor transfer RNAs in Archaea often contain introns that are removed in tRNA maturation. Two unrelated archaeal species display unique pre-tRNA processing complexity in the form of split tRNA genes, in which two to three segments of tRNAs are transcribed from different loci, then trans-spliced to form a mature tRNA. Another rare type of pre-tRNA, found only in eukaryotic algae, is permuted, where the 3' half is encoded upstream of the 5' half, and must be processed to be functional. Using an improved version of the gene-finding program tRNAscan-SE, comparative analyses and experimental verifications, we have now identified four novel trans-spliced tRNA genes, each in a different species of the Desulfurococcales branch of the Archaea: tRNAAsp(GUC) in Aeropyrum pernix and Thermosphaera aggregans, and tRNALys(CUU) in Staphylothermus hellenicus and Staphylothermus marinus. Each of these includes features surprisingly similar to previously studied split tRNAs, yet comparative genomic context analysis and phylogenetic distribution suggest several independent, relatively recent splitting events. Additionally, we identified the first examples of permuted tRNA genes in Archaea: tRNAiMet(CAU) and tRNATyr(GUA) in Thermofilum pendens, which appear to be permuted in the same arrangement seen previously in red alga. Our findings illustrate that split tRNAs are sporadically spread across a major branch of the Archaea, and that permuted tRNAs are a new shared characteristic between archaeal and eukaryotic species. The split tRNA discoveries also provide new clues to their evolutionary history, supporting hypotheses for recent acquisition via viral or other mobile elements.
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