Comprehensive isoform-level analysis reveals the contribution of alternative isoforms to venom evolution and repertoire diversity

毒液 生物 选择性拼接 基因亚型 计算生物学 基因 进化生物学 遗传学 表型 转录组 生态学 基因表达
作者
Xinhai Ye,Chun He,Yi Yang,Yu Sun,Shijiao Xiong,Chun Chan,Yuxuan Si,Shan Xiao,Xianxin Zhao,Haiwei Lin,Mei Yang,Yufeng Yao,Gōngyín Yè,Fei Wu,Qi Fang
出处
期刊:Genome Research [Cold Spring Harbor Laboratory Press]
卷期号:33 (9): 1554-1567 被引量:4
标识
DOI:10.1101/gr.277707.123
摘要

Animal venom systems have emerged as valuable models for investigating how novel polygenic phenotypes may arise from gene evolution by varying molecular mechanisms. However, a significant portion of venom genes produce alternative mRNA isoforms that have not been extensively characterized, hindering a comprehensive understanding of venom biology. In this study, we present a full-length isoform-level profiling workflow integrating multiple RNA sequencing technologies, allowing us to reconstruct a high-resolution transcriptome landscape of venom genes in the parasitoid wasp Pteromalus puparum . Our findings demonstrate that more than half of the venom genes generate multiple isoforms within the venom gland. Through mass spectrometry analysis, we confirm that alternative splicing contributes to the diversity of venom proteins, acting as a mechanism for expanding the venom repertoire. Notably, we identified seven venom genes that exhibit distinct isoform usages between the venom gland and other tissues. Furthermore, evolutionary analyses of venom serpin3 and orcokinin further reveal that the co-option of an ancient isoform and a newly evolved isoform, respectively, contributes to venom recruitment, providing valuable insights into the genetic mechanisms driving venom evolution in parasitoid wasps. Overall, our study presents a comprehensive investigation of venom genes at the isoform level, significantly advancing our understanding of alternative isoforms in venom diversity and evolution and setting the stage for further in-depth research on venoms.

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