12개 비의 비교 미토겐놈 분석

Sep 11, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9200(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

Chironomidae과는 중국에서 7개의 아과로 대표되며, 그중 Chironominae와 Orthocladiinae가 가장 다양합니다. Chironomidae의 미토게놈의 구조와 진화에 대한 더 나은 이해를 얻기 위해 우리는 Chironominae와 Orthocladiinae 두 아과의 12종(2개의 발표된 종 포함)의 미토게놈 서열을 분석하고 비교 미토게놈 분석을 수행했습니다. 따라서 우리는 게놈 함량, 뉴클레오티드 및 아미노산 구성, 코돈 사용 및 유전자 특성과 관련하여 12종의 고도로 보존된 게놈 구성을 확인했습니다. 대부분의 단백질 코딩 유전자의 Ka/Ks 값은 1보다 훨씬 작았는데, 이는 이들 유전자가 정제 선택에 따라 진화하고 있음을 나타냅니다. 베이지안 추론(Bayesian Inference)과 최대 우도(Maximum Likelihood)를 사용하여 단백질 코딩 유전자와 rRNA를 기반으로 Chironomidae과 사이의 계통발생적 관계를 6개 하위과를 대표하는 23개 종을 사용하여 재구성했습니다. 우리의 결과는 Chironomidae 내에서 다음과 같은 관계를 제안했습니다: (Podonominae + Tanypodinae) + (Diamesinae + (Prodiamesinae + (Orthocladiinae + Chironominae))). 이 연구는 Chironomidae의 mitogenome 진화를 연구하는 데 중요할 Chironomidae의 mitogenomic 데이터베이스에 기여합니다.

동물의 미토콘드리아 게놈은 일반적으로 작으며(15-20kb) 37개의 유전자, 즉 13개의 단백질 코딩 유전자(PCG), 22개의 전달 RNA 유전자(tRNA), 크고 작은 리보솜 RNA 단위 유전자(rrnL 및 rrnS). 일반적으로 복제 및 전사를 위한 제어 요소를 포함하는 하나의 큰 비암호화 영역이 있으며, 미토콘드리아 게놈에는 다양한 스페이서 및 중첩 영역이 발생합니다. 핵 게놈과 달리 미토게놈은 일반적으로 모계로 유전되며 세포당 수십에서 수천 개의 복사본이 발생하며5 동물에서는 재조합이 거의 나타나지 않습니다6,7. 더욱이, 동물의 미토콘드리아 유전자 배열의 비교는 재배열이 독특하고 일반적으로 별도의 진화 계통에서 독립적으로 발생할 가능성이 없는 드문 사건으로 나타나기 때문에 장기적인 진화 관계를 추론하는 강력한 수단이 되었습니다1.

Chironomid(Diptera: Chironomidae)는 중요한 수생곤충으로 세계의 모든 생물지리학적 지역에 널리 분포되어 있습니다. 또한, chironomid 유충은 담수 생태계의 생물 지표로 일반적으로 사용됩니다8. Chironomidae의 체계적인 진화에 대한 연구는 처음에는 형태학을 기반으로 했지만9,10 현대 분자 유전학은 주로 미토콘드리아 서열을 포함한 유전적 마커를 통해 분류학적 다양성과 계통발생학을 더욱 해결했습니다. 또한 Chironomidae는 Diptera 곤충의 큰 그룹으로 6300종 이상이 알려져 있지만 지금까지 완전한 Chironomidae mitogenomes는 거의 출판되지 않았습니다. . 이전 연구에서는 주로 단일 미토콘드리아 게놈에 대한 설명이나 속 또는 아과 내 미토겐놈의 비교 분석을 제공했습니다. 그러나 가장 다양한 아과인 Orthocladiinae와 Chironominae에 대한 미토겐놈과 비교 연구는 거의 없습니다. 또한, Chironomidae 내의 계통발생적 관계에 관한 일부 논란이 남아 있습니다.

이 연구에서 우리는 다양한 Chironomidae 아과 사이의 계통발생 관계에 대한 새로운 통찰력을 제시합니다. 또한 Orthocladiinae 및 Chironominae 아과를 대표하는 12종의 미토겐놈 구조, 기본 구성 및 진화 속도에 대한 비교 분석을 수행했습니다. 이전에 발표된 Prodiamesinae, Podonominae, Tanypodinae 및 Diamesinae의 미토겐놈을 사용하여 우리는 Chironomidae의 계통 발생을 탐구하기 위해 완전한 미토겐놈에서 분리된 미토콘드리아 유전자를 사용했습니다. 또한, 우리는 Orthocladiinae의 단일계통을 평가하고 Propsilocerus 속을 Orthocladiinae에서 Prodiamesinae로 이전할 것을 제안합니다.