Host Range and Genetic Plasticity Explain the Coexistence of Integrative and Extrachromosomal Mobile Genetic Elements.
Host Range and Genetic Plasticity Explain the Coexistence of Integrative and Extrachromosomal Mobile Genetic Elements.
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DOI：
10.1093/molbev/msy123
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发表时间：
2018-09-01
影响因子：
10.7
通讯作者：
Rocha EPC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cury J;Oliveira PH;de la Cruz F;Rocha EPC
自我传递的移动的遗传元件驱动原核生物之间的水平基因转移。这些元件中的一些整合在染色体中，而另一些则作为质粒自主复制。最近的研究表明，这两种元素之间存在着一些差异，偶尔也会相互转换。在这里，我们询问为什么进化过程中保持了两种类型的移动的遗传元件的比较整合和接合元件（ICE）与染色体外的（接合质粒）的高度丰富的MPFT接合型。我们观察到质粒编码更多的复制酶、分配系统和抗生素抗性基因，而ICE编码更多的整合酶和代谢相关基因。ICE和质粒具有相似的平均大小，但质粒更易变，具有更多的DNA重复序列，并且更频繁地交换基因。另一方面，我们发现，ICE更频繁地在远距离类群之间转移。我们提出了一个模型，其中不同的遗传可塑性和振幅的主机范围之间的元素解释的共同出现的综合和染色体外的元素在微生物种群。特别地，从ICE到质粒的转化允许ICE更具可塑性，而从质粒到ICE的转化允许元件的宿主范围的扩展。
Self-transmissible mobile genetic elements drive horizontal gene transfer between prokaryotes. Some of these elements integrate in the chromosome, whereas others replicate autonomously as plasmids. Recent works showed the existence of few differences, and occasional interconversion, between the two types of elements. Here, we enquired on why evolutionary processes have maintained the two types of mobile genetic elements by comparing integrative and conjugative elements (ICE) with extrachromosomal ones (conjugative plasmids) of the highly abundant MPFT conjugative type. We observed that plasmids encode more replicases, partition systems, and antibiotic resistance genes, whereas ICEs encode more integrases and metabolism-associated genes. ICEs and plasmids have similar average sizes, but plasmids are much more variable, have more DNA repeats, and exchange genes more frequently. On the other hand, we found that ICEs are more frequently transferred between distant taxa. We propose a model where the different genetic plasticity and amplitude of host range between elements explain the co-occurrence of integrative and extrachromosomal elements in microbial populations. In particular, the conversion from ICE to plasmid allows ICE to be more plastic, while the conversion from plasmid to ICE allows the expansion of the element’s host range.
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Rocha EP
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10.1088/1742-5468/2008/10/p10008
发表时间：
2008-10-01
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2.4
作者：
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Lefebvre, Etienne