ブログ

Nov 06, 2023

ヤケイ全体を用いた内因性レトロウイルス由来の長い末端反復遺伝子座の検出

Rapporti scientifici Volume 13,

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7380 (2023) この記事を引用

556 アクセス

2 オルトメトリック

メトリクスの詳細

内在性レトロウイルス (ERV) は、過去のウイルス感染の痕跡を保持するゲノム内に存在する遺伝要素です。 ERV の特性評価は、鳥類の進化に関する重要な洞察を提供する可能性があります。 この研究は、セキショクヤケイ、ハイイロヤケイ、セイロンヤケイ、およびアオドリヤケイの全ゲノム配列データを使用して、参照ゲノムに存在しないERVに由来する新規長末端反復(LTR)遺伝子座(ERV-LTR)を同定することを目的とした。 4 つの Gallus 種にわたって合計 835 個の ERV-LTR 遺伝子座が同定されました。 セキショクヤケイとその亜種であるハイイロヤケイ、セイロンヤケイ、およびミドリヤケイで検出されたERV-LTR遺伝子座の数は、それぞれ362、216、193、128であった。 この系統樹は以前に報告された系統樹と一致しており、同定された ERV-LTR 遺伝子座から過去のヤケイ個体群間の関係を推測できる可能性を示唆しています。 検出された遺伝子座のうち、306 個の ERV-LTR が遺伝子の近くまたは遺伝子内で同定され、その一部は細胞接着に関連していました。 検出された ERV-LTR 配列は、内因性鳥レトロウイルスファミリー、鳥白血病ウイルスサブグループ E、Ovex-1、およびマウス白血病ウイルス関連 ERV に分類されました。 また、EAVファミリーの配列は、U3、R、U5領域の組み合わせにより4パターンに分類された。 これらの発見は、ヤケイ類 ERV の特性のより包括的な理解に貢献します。

レトロウイルスに感染すると、ウイルスゲノムが逆転写され、プロウイルスとして宿主ゲノムに組み込まれます。 原則として、プロウイルスは複製に必要なすべての要件を備えており、ウイルス遺伝子 (gag、pro/pol、および env) をコードする内部領域で構成されており、組み込み時に 2 つの同一の調節長末端反復配列 (LTR) が隣接しています。 プロウイルスに隣接するのは、組み込み中に生成される宿主ゲノム配列内の 4 ～ 8 bp の短い標的部位重複 (TSD) です。 垂直感染により、このようなウイルスが生殖細胞や生殖組織に感染し、その結果子孫内に内在性レトロウイルス (ERV) が形成されることがあります。 徐々に、ERV は集団内で高頻度に達し、最終的には種内に固定されるようになります 1。 典型的な鳥類 ERV には、鳥白血病ウイルス (ALV) および内因性鳥レトロウイルス (EAV) ファミリーが含まれます。 ALV ファミリーはいくつかのサブグループで構成されており、ALV-E と呼ばれるサブグループ E の ERV は、多くの場合、高い構造的完全性を保持しています 2。 EAV ファミリー内の EAV-HP として知られる配列には pol 遺伝子が欠如していますが、EAV-0 および EAV-51 には pol 遺伝子はありますが、env 遺伝子が欠如しています 3。 ALV-E はセキショクヤケイ (G. gallus gallus) および市販のニワトリを含む Gallus gallus でのみ検出されるのに対し、EAV ファミリーは異なる Gallus 種全体に存在する可能性があることが示唆されています 3。

ヒトゲノムの約 5% は ERV に由来するのに対し、ERV はニワトリゲノムの約 3% を構成します 4,5。 しかし、ニワトリではまだ発見されていない ERV がかなりの数存在すると考えられます。 これらの ERV は鳥類の多様性を形成する役割を果たしており、遺伝病により養鶏産業に経済的損失を引き起こしています6、7、8。 ERV の特性評価は、鳥類の進化に関する重要な洞察を提供します。

ミトコンドリア DNA 分析は、セキショクヤケイがニワトリの祖先種であることを示しています9,10。 セキショクヤケイに加えて、Gallus 属に属する他の 3 種、ハイイロヤケイ (G. Sonneratii)、セイロンヤケイ (G. lafayetii)、およびアオドリヤケイ (G. varius) が確認されました。 セキショクヤケイは東南アジアの大部分と南アジアの一部に分布していますが、他の 3 種はインド中南部のハイイロヤケイ、スリランカのセイロンヤケイ、ジャワ島と周辺の島々に生息するアオドリヤケイなど、生息範囲がより限定されています。 最近の分子遺伝学的研究は、さまざまな種のガルスがニワトリの遺伝的構成に寄与していることを示唆しています。 しかし、ニワトリの遺伝的多様性の起源と歴史はまだ部分的にしか理解されていません11、12、13。 本研究では、亜種を含むGallus属の全ゲノムデータを用いて、ゲノム中のERV由来LTR（ERV-LTR）の遺伝子座を特定することを目的とした。 さらに、種間のERV-LTR遺伝子座と検出されたERV-LTR配列を比較することにより、Gallus属のERV-LTRの特徴を明らかにした。

ここでは、100 bp のペアエンドリードが BWA-MEM14 を使用してマッピングされ、全体の平均配列深さはすべてのヤケイで 30.6 × (13.5 ～ 42.9) でした (表 S1)。 マッピング結果を表 S1 に示します。 各ヤケイのペアエンドリードの 95.3% 以上が参照ガルスゲノムにマッピングされましたが、適切にマッピングされなかったのは 1.56 ～ 31.59% のみでした (不適切なリード)。 さらに、リードの 0.10 ～ 1.86% は片側のみにマッピングされたシングルトンでした。 分析プロセス (詳細については「方法」セクションを参照) は、以前の研究の方法論に従って実行されました 15、16。 RetroSeq ソフトウェア 17 に基づいて、各個人について同定された候補 ERV-LTR 挿入遺伝子座の総数は 39 から 2011 の範囲でした（表 S1）。 次に、Integrated Genome Viewer (IGV)18 を使用して、各個体の検出されたすべての遺伝子座について TSD の有無を確認しました。 さらに、TSD から抽出されたリードを使用してコンティグが構築され、blastn19 を使用して分析されました。 合計 835 個の ERV-LTR 遺伝子座が同定されました。 同定された ERV-LTR のほとんどは、EAV ファミリー (EAV-HP、EAV-51、EAV-0、ev/J、またはニワトリ内因性 LTR) の LTR 領域に関連していました。 ALV-E の 20 個の LTR 配列が同定され、これらの配列はセキショクヤケイとその亜種にのみ存在しました (表 S2)。 chr2:133,314,053 では、すべての種と亜種がマウス白血病ウイルス (MLV) 関連の内因性レトロウイルス (DQ280312) の LTR に類似したコンティグを持っていました。 さらに、chr3:54,480,182 では、アオヤケイを除くすべての種と亜種に Ovex1 (FJ406461) がありました。 検出された ERV のうち、306 個が遺伝子の近くまたは遺伝子内に存在しました (表 S2)。 これらの遺伝子セットを使用した遺伝子オントロジー (GO) 分析では、6 つの GO 用語が示されました (表 S3)。 GO カテゴリのトップランクは「細胞接着」で、RELN、CNTN5、CDH20、CDH7、TENM1、SPON1、NRXN3、CDH4 などの遺伝子が含まれていました。

合体したセキヤケイ、ハイイロヤケイ、セイロンヤケイ、およびミドリヤケイで検出されたERV遺伝子座の数は、それぞれ362、216、193、および128であった(表1)。 セキショクヤケイとその亜種で検出された ERV 遺伝子座の数は 61 ～ 123 の範囲でした。 ベン図は、亜種または種間で共有遺伝子座を持つ ERV を示しています (図 1A および B)。 種の中では、2 つ以上の種間で 50 の遺伝子座が共通として検出され、ハイイロヤケイとセイロンヤケイは種間で最も高度な共通性を示し、36 の遺伝子座が共通でした。 対照的に、ミドリヤケイとセキショクヤケイの間には共通の遺伝子座は検出されなかった。 セキショクヤケイの亜種の中で、13 の共通 ERV 遺伝子座が検出され、最も一般的な遺伝子座はタイのセキショクヤケイと Gallus gallus spadiceus の間で同定され、57 の共通 ERV が存在しました。 すべての遺伝子座に基づいて作成されたクラスタリング ツリーを図 1C に示します。 木は、アオヤケイ、セイロンヤケイ、ハイイロヤケイ、セキショクヤケイの順に枝分かれしていました。

種および亜種間で検出された内因性レトロウイルス (ERV) 遺伝子座の数および系統樹。 (A) 4 種にわたる ERV 遺伝子座の数と各 ERV 遺伝子座間の重複を示すベン図。 (B) セキショクヤケイとその 5 つの亜種にわたる ERV 遺伝子座の数と、各 ERV 遺伝子座間の重複を示すベン図。 (C) ERV 遺伝子座の有無に基づいて構築された系統樹。 バーはそれぞれの距離を示します。

合計で、参照には存在せず、5' および 3' 隣接コンティグ配列の両方に TSD 配列を有する 367 遺伝子座が得られました。 これらのうち、79 の遺伝子座が複数の種または亜種にわたって同定されました。 これらの遺伝子座と配列を表 S4 に示します。 同じ位置で得られた配列は非常に類似していた。 たとえば、グループ間では、chr3:99,634,554 の 346 bp で 9 つのヌクレオチド置換が同定されました。 系統解析により、これらの配列のうち 362 が EAV ファミリーの LTR に属していることが明らかになりました。 同時に、残りの 5 つの遺伝子座は、それぞれ 3 つ、1 つ、および 1 つの遺伝子座で、ALV-E、Ovex1、および MLV 関連内因性レトロウイルスの LTR でした (図 2A)。 EAVファミリーのLTRは、その配列パターンに基づいてさらに4つのクラスターに分割され、LTR配列はU3、R、およびU5領域に分割されました（図2BおよびC）。 LTR-D は EAV-21-3 (アクセッション番号 AJ6232390) と一致しました。 LTR-AはLTR-DとR領域およびU5領域を共有し、LTR-BとU3（アクセッションAJ6232391のU3と一致）を共有した。 LTR-C はすべての領域で M31065 の配列と一致しました。 同様に、LTR-B と LTR-C は同一の R 領域と U5 領域を共有していましたが、U3 領域は異なっていました。

インタクトな内因性レトロウイルス長末端反復配列 (ERV-LTR) それぞれの系統樹と構造。 (A) 長い末端反復配列に基づいて構築された系統樹。 (B) 内在性鳥ウイルス (EAV) ファミリーの 4 つのパターンからの代表的な配列のアラインメント。 (C) 検出された EAV-LTR シーケンスの概略図。 同一のパターンは相同配列を示します。

この研究で得られた配列データを厳格な基準に基づいてトリミングした後、深さには多少のばらつきが観察されましたが、すべてのリードペアの 95% 以上が Gallus 参照ゲノムにマッピングされました。 したがって、組み立てられた配列データは高品質であると考えられました。 さらに、参照ゲノムに正しくマッピングされなかった不適切なペアおよびシングルトン配列リードを使用してヤケイ ERV-LTR の検出が試みられました。 合計 835 個の ERV-LTR 遺伝子座が Gallus ゲノムで検出されました。 この結果は、RetroSeqで検出されたブレークポイントに対してIGVを用いてTSDの存在が視覚的に確認されており、周囲の配列を集めて作成したコンティグにもERV-LTR配列が含まれていることから信頼性が高い。 以前の研究では、ERV を検出するための G. gallus ゲノムと次世代配列データの使用が報告されています 20,21。 例えば、ある研究では、obsERVer ソフトウェアを Galgal5 参照ゲノムと組み合わせて利用し、市販の鶏の ALV-E を検出し、その結果、20 座位で ALV-E が同定されました 20。 同様に、EAV-HP の 75.22 ± 9.52 の組み込み部位が、Galgal421 を利用して市販ニワトリ、在来ニワトリ、セキヤケイで同定されました。 方法論や参照ゲノムの違いにより直接比較することは困難ですが、このような知見を蓄積することで、内因性ニワトリレトロウイルスの特性のより包括的な理解に間違いなく貢献するでしょう。 この研究で使用された RetroSeq ベースの方法は、理論上、参照 G.gallus ゲノムから除外される非参照 ERV-LTR 遺伝子座を主にターゲットとしています。 その結果、835 個の非参照 ERV-LTR が固有のゲノム位置で同定されました。

セキショクヤケイおよびその亜種で同定された ERV-LTR 遺伝子座の数は、他の種で検出された ERV-LTR の数と比較して比較的少なかった。 この矛盾は、セキショクヤケイの参照ゲノムの使用に起因する可能性がありますが、すでに存在するセキショクヤケイに固有の ERV-LTR が考慮されていないため、存在する ERV-LTR の数が過小評価された可能性があります。参照ゲノム内にあります。 さらに、検出には十分な量の不適切なペアとシングルトンが不可欠であるため、この研究で利用された方法ではまだすべての非参照 ERV-LTR 遺伝子座を検出できるわけではない可能性があります。 特定のアオドリヤケイでは、著しく多数の不適切なペア (31.59%) が観察されました。 この個体は、RetroSeq フィルタリング後でも、他の個体よりも高い値 (2,011 座位) を示しました。 ただし、特定された最終的な ERV-LTR 遺伝子座は、他の遺伝子座と大きな違いはなく、非参照 ERV-LTR を検出するには特定のしきい値のデータが適切であることが示されました。 それにもかかわらず、得られた 835 個の位置のうち、両側に TSD を持つコンティグは 367 個しか得られませんでした。 この違いの一部は読み取り数の不足によるものですが、データ サイズを増やすことである程度改善できる可能性があります。 それにもかかわらず、ヒトでは、ERV は複雑性が低く、反復性の高いゲノム領域に蓄積する傾向があることが注目されています 22、23、24。 さらに、gag、pol、および env 領域を含む ERV および Solo-LTR の検出は、ショートリード シーケンシングを利用する場合に課題となります。 したがって、完全な挿入配列を決定するには、単一分子リアルタイム シーケンスやナノポア シーケンスなどのロングリード シーケンス技術の使用を考慮する必要があります。

ALV ファミリーは家禽とセキショクヤケイのみに見られるのに対し、EAV ファミリーはすべての Gallus 種に限定されているため、EAV ファミリーよりも若いです 25。 この研究では、EAV ファミリーに由来する LTR がすべての種で検出されましたが、ALV-E の LTR はセキショクヤケイとその亜種でのみ検出され、これは以前の報告と一致しています。 したがって、ALV-E は、セキショクヤケイ個体群がガルス属から分岐した後にセキショクヤケイゲノムに内部移行した配列であると考えられています。 同じ遺伝子座に ERV を持つ種は、共通の祖先がレトロウイルスに感染し、体内に取り込まれた後に分岐したと考えられています。 以前の研究 26 では、Gallus 属のおおよその分岐年代が推定されました。 研究者らは、セキショクヤケイとハイイロヤケイは256万年、セキショクヤケイとセイロンヤケイは288万年、ハイイロヤケイとセイロンヤケイは177万年、ミドリヤケイと他のガルス種は約40～410万年乖離していると計算した。 全体として、この研究で得られた ERV-LTR 遺伝子座から構築された系統樹は、以前に報告された系統関係と概して一致していました。 しかし、それは分岐年齢を反映していませんでした（図1C）。

3 つの遺伝子座 (chr3:40,992,728、chr3:101,202,255、および chr11:7,946,729) は、以前に報告された系統発生的関係と一致しませんでした。 たとえば、chr3:101,202,255 では、ERV-LTR はセキショクヤケイ、セイロンヤケイ、ミドリヤケイでのみ検出され、ハイイロヤケイでは検出されませんでした。 このような ERV-LTR は、種分化中の組換えまたはその他のメカニズムによって遺伝子座から失われた可能性があります。 あるいは、進化的に遠い種の間で遺伝子移入の例があった可能性もあります。 これまでの研究では、アオバヤケイから家禽への遺伝子移入が染色体 512 上で起こった可能性があることが示唆されています。さらに、全ゲノムデータ分析により、インドネシアにおけるアオバヤケイ種とセキヤケイ種の混合が証明されました 26。

同じ遺伝子座の LTR 配列を比較すると、種および亜種間のヌクレオチド置換が明らかになりました。 さらに、この研究では、EAV ファミリーの LTR の U3、R、および U5 領域でいくつかの配列パターンが観察されました。 以前に報告されているように、この変異は家族内組換えの結果である可能性があります 27。 これらの置換と LTR の変異は必ずしも遺伝的分岐を反映しているわけではありませんが、過去の遺伝子移入の複雑な歴史の近似を裏付ける可能性があります。 隣接する地域全体にわたる ERV の拡散をさらに調査することで、種分化についての理解が深まる可能性があります。 参照ゲノムにマッピングされた配列に基づく以前の系統解析とは対照的に、この研究では参照ゲノムに存在しない配列を使用したため、以前の方法と組み合わせてより詳細な系統解析が容易になる可能性があります。

本研究では、遺伝子内で 306 個の ERV 配列が検出され、その一部は細胞接着に関連していました。 ニワトリのゲノムに ERV が存在すると、宿主に影響を与えます。 たとえば、ニワトリに対するERVの既知の影響の1つは、青い卵殻表現型です。 SLCO1B3 遺伝子は、青い殻の卵を産む鶏の子宮では発現されますが、青い卵の殻を持たない鶏では発現されません8。 EAV-HPの挿入がSLCO1B3の5'隣接領域に同定され、in situハイブリダイゼーションによりSLCO1B38の5'隣接領域にEAV-HPが存在することが明らかになった。 in situ ハイブリダイゼーションにより、EAV-HP 挿入が青い卵殻表現型と関連していることが示されました。 本研究では、RELN、CNTN5、CDH20、CDH7、TENM1、SPON1、NRXN3、CDH4などの細胞接着関連遺伝子へのLTR挿入が検出されました。 LTR の U3 領域には、ウイルス転写を駆動するエンハンサーおよびプロモーター配列が含まれています 28。 これには、TATA ボックスなどの他の転写調節シグナルも含まれています 29。 CNTN5およびNRXN3に挿入されたLTR配列にはTATAボックスが含まれており、ERV-LTRの挿入が細胞接着プロセスの進化に役割を果たしている可能性があることが示唆された。 ERV-LTR が細胞接着やその他の生物学的プロセスの進化に影響を与えるメカニズムを完全に理解するには、さらなる研究が必要です。 さらに、商業鶏のERV-LTRが、ERV多型の点で、この研究で検出されたヤケイのERV-LTRとほぼ同じくらい多様である場合、将来の商業鶏と在来鶏のERV分析は、遺伝的新規性の重要な情報源となる可能性があります。鶏の繁殖プログラムのために。

Illumina HiSeq 2000 または 2500 によって、セキショクヤケイ 16 羽、グレイヤケイ 8 羽、セイロンヤケイ 10 羽、アオヤケイ 5 羽を含む合計 39 個体から得られた WGS データ 12,30 は、欧州ヌクレオチド アーカイブから fastq 形式で取得されました (研究)アクセッションは PRJNA432200 および PRJNA552030 でした)。 セキショクヤケイには亜種として、Gallus gallus murghi 3 羽、Gallus gallus bankiva 2 羽、合計 7 羽の G. g. g. g. が含まれていました。 インド、タイ、ベトナムの個体群から採取された spadiceus の個体。 アクセッションIDは表S1にリストされています。 これらのリードで低品質スコアを持つヌクレオチドはトリミングされ、アダプターは ILLUMINACLIP: TruSeq3-PE:2:30:10、LEADING:3、SLIDINGWINDOW:4:20、および MINLEN:30 設定を使用して Trimmomatic v.0.36 で削除されました 31 。 Burrows-Wheeler Aligner および Mem アルゴリズムを使用して、リードを G. gallus 参照ゲノム (GRCg6a、GenBank アセンブリ アクセッション: GCF_000002315.6) にマッピングしました。 データはBAM形式で作成されました。

ERV 検出は以前の方法に従って実行されました 15,16。 参照ゲノムにマッピングされたリードペアのタイプが定義され、この研究に役立つシーケンスリードが抽出されました。 ペアエンドリードのほとんどは、参照ゲノムの WGS マップから取得されました。 ただし、予期しないスパン サイズと方向でも、読み取りペアの不一致が発生する可能性があります。 適切でないペアとは、5' または 3' 末端が参照ゲノムのコンティグ配列にマッピングされ、もう一方の末端が全体的または部分的に予期しない遺伝子座にマッピングされるペアです。 シングルトンとは、参照ゲノムへのマッピングを指します。 シングルトンは参照ゲノムにマッピングされないリードペアの一方の端を指しますが、アンマップリードペアは参照ゲノムにマッピングされないリードペアの両端を指します（図3）。 不一致のリードペアは、アンカーとして LTR 関連遺伝子座への洞察を提供する可能性があります。 RetroSeq ソフトウェアを使用して、ミスマッチリードを使用して非参照トランスポゾンエレメント (TE) を検出しました17。 プロセスフローを図3に示します。RetroSeqに使用したERV配列は国立バイオテクノロジー情報センター（NCBI、ベセスダ、メリーランド州、米国）から入手し、表S5にリストされています。 参照ゲノムは常染色体と性染色体のみを含む GRCg6a でした。 RetroSeq の「コール」ステップでは、以前に報告されているように、「検出」フェーズで検出されたリードを使用して TE 挿入位置 (ブレークポイント) が推定されました。 誤検知を減らすためにコール ステップは 10 以上に設定され、BAM カバレッジを増やすためにコールごとの最大読み取り深度オプションは 10,000 に設定されました。 他のすべての RetroSeq オプションはデフォルト値で使用されました。 少なくとも 7 つのフィルターレベルのブレークポイントが使用されました。 500 bp 以内に検出されたブレークポイントは同一とみなされ、除外されました。 IGV は、TSD を含む遺伝子座を検出するために使用されました。 IGV のバッチ スクリプト機能を使用して、RetroSeq 分析パイプラインによって検出された各ゲノム遺伝子座でスクリーンショットを取得し、注意深く検査しました。 遺伝子座は、「検出」フェーズ中に 5 ' または 3' 側から検出されたリードにマッピングされ、1 ～ 10 bp 重複している場合に TSD であると推定されました (図 3)。 TSD の 150 bp 内にマッピングされた 5' および 3' リードは、SAMtools32 を使用して抽出されました。 抽出されたリードセットは、CAP3 ソフトウェア 33 を使用してコンティグを生成するために使用されました。 CAP3 を使用して取得したコンティグ シーケンスを blastn 検索に使用しました 19。 最も低い e 値を使用して ERV クラスを決定しました。 ブレークポイントの上流および下流の各 200 bp 配列を参照ゲノムから抽出し、blastn にかけ、参照ゲノム内の ERV 配列が検出される可能性を排除しました。 ERV に一致する遺伝子座は分析から除外されました。 TSD配列またはTSDの隣接する5'側と3'側の6塩基対の配列によって両側が区切られた領域内で得られた連続配列から、参照ゲノムに存在しない配列を推定し、 TSD 長が不十分な場合。

全ゲノムシークエンシング (WGS) 読み取りデータ内の非参照ガルス内因性レトロウイルス長末端反復配列 (ERV-LTR) を検出するためのパイプライン。 右上のパネルでは、黒い線はニワトリの参照ゲノム配列を示します。 線で接続された青と赤のボックスは、ペアエンド シーケンシング リードの 5' 末端と 3' 末端を示します。 ほとんどのペアエンドリードは適切なマッピングとして識別されましたが、そのうちの少数のリードは不適切なマッピングでした。 適切なペア: ペアエンド シーケンスの両端が正確にマッピングされています (a)。 不一致リードとスプリットリード: ペアエンド配列の一方の端は正確にマッピングされましたが、もう一方の端は参照ゲノム上の予想される遺伝子座で部分的にしか識別されませんでした。 未同定の配列は参照ゲノム上の他の場所にマッピングされている可能性があります (b、c)。 シングルトン: ペアエンド配列の一方の端は正確にマッピングされましたが、もう一方の端は参照ゲノム上にマッピングされませんでした (d)。 マッピングされていないリードペア: どちらのリードも参照ゲノムにマッピングされていません (e)。 RetroSeq 解析には、不一致リード、スプリットリード、シングルトンが使用されました。 右中央のパネルでは、Integrative Genomics Viewer (IGV) の代表的なビューを使用して、RetroSeq を使用して検出された各遺伝子座での標的部位重複 (TSD) の存在を確認し、TSD 遺伝子座からサポートリードを抽出し、ローカルアセンブリを実行します。 、および内在性レトロウイルス (ERV) とゲノム結合の存在についてコンティグを両側から分析します。 「A」はTSDを有する個体を示し、「B」はTSDを有さない個体を示す。 右下のパネルは、CAP3 を使用したローカル de novo アセンブリの概念図を示しています。 赤色の配列は参照ゲノムに存在しない配列を示し、紫色の配列は TSD を示します。

同定された ERV 遺伝子座は、IGV を使用して遺伝子内の挿入について検査されました。 ERV配列を持つ各遺伝子のGO解析は、RパッケージclusterProfiler34を使用して実行されました。 種および亜種間のクラスター化については、各遺伝子座での ERV の有無を 1 または 0 と仮定しました。 クラスタリングに基づく系統樹は、ade435 を使用した関数「dist.binary」と、R ソフトウェア 37 の ape36 パッケージを使用した「hclust」を使用して生成されました。 各遺伝子座の ERV-LTR 配列は、ClustalW38 を使用して整列され、MEGA X39,40 の最尤法を使用して系統樹が構築されました。 系統樹とアラインメントは、それぞれ FigtTee v1.4.4 (http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/) と Mview v1.6741 を使用して視覚化されました。

各遺伝子座と各ヤケイの LTR 配列を表 S4 に示します。 現在の研究中に使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

Boeke、JD & Stoye、JP レトロトランスポゾン、内因性レトロウイルス、およびレトロ要素の進化。 In Retroviruses (Hughes, S. および Varmus, H. 編) 343–435 (Cold Spring Harbor Laboratory Press、1997)。

Benkel, BF ニワトリの内因性鳥白血病型ウイルス遺伝子座の遺伝子座特異的診断検査。 ポルト。 科学。 77、1027–1035 (1998)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Sacco, MA & Nair, VK Gallus 属の内在性鳥類レトロウイルスのプロトタイプ。 J. ヴィロル将軍。 95、2060–2070 (2014)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

ランダー、ES et al. ヒトゲノムの初期配列決定と分析。 Nature 409、860–921 (2001)。

論文 ADS CAS PubMed Google Scholar

Huda, A.、Polavarapu, N.、Jordan, IK & McDonald, JF ニワトリゲノムの内因性レトロウイルス。 バイオル。 直接。 3、1–5 (2008)。

記事 Google Scholar

Bai, J.、Payne, LN & Skinner, MA HPRS-103 (外因性鳥白血病ウイルス、サブグループ J) には、内因性エレメント EAV-0 および E51 の遺伝子に関連する env 遺伝子と、以前は肉腫ウイルスでのみ見つかっていた E エレメントがあります。 Ｊ．Ｖｉｒｏｌ． 69、779–784 (1995)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

スミス、LM 他。 ニワトリゲノム内の新規内因性レトロウイルス配列は、HPRS-103 (サブグループ J) 鳥白血病ウイルスと密接に関連していました。 J. ヴィロル将軍。 80、261–268 (1999)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Wang、Z.ら。 SLCO1B3 の 5' 隣接領域に EAV-HP が挿入されると、ニワトリの卵殻が青色になります。 PLoS ジュネット。 9、e1003183。 https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1003183 (2013)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

文仁、A. 他セキショクヤケイの 1 つの亜種 (Gallus gallus gallus) は、すべての家畜品種の母系祖先として十分です。 手順国立アカド。 科学。 USA 91、12505–12509 (1994)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

文仁、A. 他家禽の単系統起源と独特の分散パターン。 手順国立アカド。 科学。 USA 93、6792–6795 (1996)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

エリクソン、J. et al. イエロースキン遺伝子の同定により、国産鶏の雑種起源が明らかになりました。 PLoS ジュネット。 4、e1000010。 https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1000010 (2008)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Lawal、RA et al. 家禽の野生種ゲノムの祖先。 BMCバイオル。 18、13。 https://doi.org/10.1186/s12915-020-0738-1 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

西堀正人、下桐拓也、林哲也、安江弘、Gallus varius を除く Gallus 属種の交雑に関する分子的証拠。 アニム。 ジュネット。 36、367–375 (2005)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Li、H. BWA-MEM を使用したシーケンスリード、クローンシーケンス、およびアセンブリコンティグの位置合わせ。 arXiv:1303.3997v2; https://doi.org/10.48550/arXiv.1303.3997 (2013)。

石原 伸 ほかベトナム在来ブタゲノムにおける非参照ブタ内因性レトロウイルス遺伝子座の検出。 科学。 議員 12、10485。https://doi.org/10.1038/s41598-022-14654-4 (2022)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wildschutte、JH et al. 多様なヒト集団における未固定の内因性レトロウイルス挿入の発見。 手順国立アカド。 科学。 米国 113、E2326 ～ E2334。 https://doi.org/10.1073/pnas.1602336113 (2016)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Keane, TM、Wong, K. & Adams, DJ RetroSeq: 次世代シーケンシング データからの転移因子の発見。 バイオインフォマティクス 29、389–390 (2013)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Thorvaldsdóttir, H.、Robinson, JT & Mesirov, JP Integrative Genomics Viewer (IGV): 高性能のゲノミクス データの視覚化と探索。 簡単な。 バイオインフォーム。 14、178–192 (2013)。

論文 PubMed Google Scholar

Altschul, SF、Gish, W.、Miller, W.、Myers, EW & Lipman, DJ 基本的なローカル アライメント検索ツール。 Ｊ．Ｍｏｌ． バイオル。 215、403–410 (1990)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

メイソン、AS et al. ニワトリ全ゲノム配列データにおける内因性鳥白血病ウイルスサブグループ E (ALVE) 挿入の同定と特性評価。 モブ。 DNA 11、22。https://doi.org/10.1186/s13100-020-00216-w (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wragg, D. et al. ゲノムワイドな分析により、家禽における EAV-HP の組み込みの程度が明らかになりました。 BMCジェノム。 16、784。https://doi.org/10.1186/s12864-015-1954-x (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Gemmell, P.、Hein, J. & Katzourakis, A. オルソロガスな内因性レトロウイルスは、チンパンジーとヒトの分裂以来、方向性選択を示します。 レトロウイルス学 12、52。https://doi.org/10.1186/s12977-015-0172-6 (2015)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

徳山正人ほか ERVmap 解析により、ヒト内在性レトロウイルスのゲノム全体にわたる転写が明らかになります。 手順国立アカド。 科学。 USA 115、12565–12572。 https://doi.org/10.1073/pnas.1814589115 (2018)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Xiang, Y. & Liang, H. 胚発生および幹細胞分化における内因性レトロウイルスの制御と機能。 幹細胞インターナショナル 2021、6660936。https://doi.org/10.1155/2021/6660936 (2021)。

論文 PubMed PubMed Central Google Scholar

Borisenko, L. & Rinditch, AV ドラフトニワトリゲノム配列から入手可能な ALV 関連内因性レトロウイルスの完全なヌクレオチド配列。 フォリア・ビオル。 50、136–141 (2004)。

CAS Google スカラー

Guo、Y.ら。 世界中のニワトリ個体群の微細構造と混合を研究することで、個体群間の関係と繁殖の歴史における重要な出来事が明らかになります。 進化。 応用 15、553–564 (2022)。

論文 PubMed Google Scholar

Sanchez, DH、Gaubert, H.、Drost, HG、Zabet, NR & Paszkowski, J. 転位バースト中の LTR レトロトランスポゾンファミリーのメンバー間の高頻度組換え。 ナット。 共通。 8、1283。https://doi.org/10.1038/s41467-017-01374-x (2017)。

論文 ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Grandi, N. & Tramontano, E. ヒトの内因性レトロウイルスは、今でも自然免疫応答を形成している古代の獲得要素です。 フロント。 イムノール。 2039 年 9 日。https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02039 (2018)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Benachenhou、F. et al. ロングターミナルリピート（LTR）の保存された構造と推測される進化史。 モブ。 DNA 4、5。https://doi.org/10.1186/1759-8753-4-5 (2013)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

マリアダッソウ、M. et al. 全ゲノム解読によりガルス属の歴史を解明する。 モル。 系統樹。 進化。 158、107044。https://doi.org/10.1016/j.ympev.2020.107044 (2021)。

論文 PubMed Google Scholar

Bolger, AM、Lohse, M. & Usadel, B. Trimmomatic: Illumina シーケンス データ用の柔軟なトリマー。 バイオインフォマティクス 30、2114–2120 (2014)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

リー、Ｈら。 配列アライメント/マップ形式と SAMtools。 バイオインフォマティクス 25、2078–2079 (2009)。

論文 PubMed PubMed Central Google Scholar

Huang, X. & Madan, A. CAP3: DNA 配列アセンブリ プログラム。 ゲノム研究所 9、868–877 (1999)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Yu、G.、Wang、LG、Han、Y.、He、QY ClusterProfiler: 遺伝子クラスター間で生物学的テーマを比較するための R パッケージ。 オミックス J. インテグレーションバイオル。 16、284–287 (2012)。

記事 CAS Google Scholar

Dray, S. & Dufour, AB ade4 パッケージ: 生態学者向けの双対性図の実装。 J.Stat. ソフトウェア。 https://doi.org/10.18637/jss.v022.i04 (2007)。

記事 Google Scholar

Paradis、E. & Schliep、K. ape 5.0: 現代の系統発生学および進化分析のための環境、R. Bioinformatics 35、526–528 (2019)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

Rコアチーム。 R: 統計コンピューティングのための言語および環境。 R 統計コンピューティング財団、ウィーン。 https://cran.r-project.org (2020)。

Thompson, JD, Higgins, DG & Gibson, TJ CLUSTAL W: 配列の重み付け、位置固有のギャップ ペナルティ、および重み行列の選択を通じて、漸進的複数配列アライメントの感度を向上させます。 核酸研究所 22、4673–4680 (1994)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kumar, S.、Stecher, G.、Li, M.、Knyaz, C.、Taむら, K. MEGA X: コンピューティング プラットフォームにわたる分子進化遺伝学分析。 モル。 バイオル。 進化。 35、1547–1549 (2018)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Stecher, G.、Taむら, K.、および Kumar, S. macOS の分子進化遺伝学解析 (MEGA)。 モル。 バイオル。 進化。 37、1237–1239 (2020)。

論文 CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Brown, NP、Leroy, C. & Sander, C. MView: Web 互換のデータベース検索またはマルチプル アライメント ビューア。 バイオインフォマティクス 14、380–381 (1998)。

論文 CAS PubMed Google Scholar

リファレンスをダウンロードする

この研究は、日本学術振興会科学研究費補助金（若手研究者向け）、課題番号 22K14907 の支援を受けて行われました。 計算の一部は、ROIS 国立遺伝学研究所の NIG スーパーコンピューターで実行されました。 著者は、英語の編集について Editage (www.editage.com) に感謝します。

〒180-8602 東京都武蔵野市境南町 1-7-1 日本獣医生命科学大学 動物科学科

Shinya Ishihara

PubMed Google Scholar でこの著者を検索することもできます

SI はすべての実験、データ分析、最終原稿の執筆を実行しました。

石原慎也氏への対応。

著者は競合する利害関係を宣言しません。

シュプリンガー ネイチャーは、発行された地図および所属機関における管轄権の主張に関して中立を保ちます。

オープン アクセス この記事はクリエイティブ コモンズ表示 4.0 国際ライセンスに基づいてライセンスされており、元の著者と情報源に適切なクレジットを表示する限り、あらゆる媒体または形式での使用、共有、翻案、配布、複製が許可されます。クリエイティブ コモンズ ライセンスへのリンクを提供し、変更が加えられたかどうかを示します。 この記事内の画像またはその他のサードパーティ素材は、素材のクレジットラインに別段の記載がない限り、記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれています。 素材が記事のクリエイティブ コモンズ ライセンスに含まれておらず、意図した使用が法的規制で許可されていない場合、または許可されている使用を超えている場合は、著作権所有者から直接許可を得る必要があります。 このライセンスのコピーを表示するには、http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ にアクセスしてください。

転載と許可

石原 S. 全ゲノム配列決定を使用したヤケイの内因性レトロウイルス由来の長い末端反復遺伝子座の検出。 Sci Rep 13、7380 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-34520-1

引用をダウンロード

受信日: 2023 年 1 月 26 日

受理日: 2023 年 5 月 3 日

公開日: 2023 年 5 月 6 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-34520-1

次のリンクを共有すると、誰でもこのコンテンツを読むことができます。

申し訳ございませんが、現在この記事の共有リンクは利用できません。

Springer Nature SharedIt コンテンツ共有イニシアチブによって提供

コメントを送信すると、利用規約とコミュニティ ガイドラインに従うことに同意したことになります。 虐待的なもの、または当社の規約やガイドラインに準拠していないものを見つけた場合は、不適切としてフラグを立ててください。