Centrophilic retrotransposon integration via CENH3 chromatin in Arabidopsis

着丝粒 后转座子 生物 拟南芥 转座因子 染色质 遗传学 基因组 组蛋白 染色质免疫沉淀 计算生物学 基因 染色体 发起人 突变体 基因表达
作者
Sayuri Tsukahara,Alexandros Bousios,Estela Pérez-Román,S. Yamaguchi,Basile Leduque,Akihiko Nakano,Matthew Naish,Akihisa Osakabe,Atsushi Toyoda,Hidetaka Ito,Alejandro Edera,Sayaka Tominaga,Juliarni,Kae Kato,Shoko Oda,Soichi Inagaki,Zdravko J. Lorković,Kiyotaka Nagaki,Frédéric Berger,Akira Kawabe,Leandro Quadrana,Ian R. Henderson,Tetsuji Kakutani
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41586-024-08319-7
摘要

In organisms ranging from vertebrates to plants, major components of centromeres are rapidly evolving repeat sequences, such as tandem repeats (TRs) and transposable elements (TEs), which harbour centromere-specific histone H3 (CENH3)1,2. Complete centromere structures recently determined in human and Arabidopsis suggest frequent integration and purging of retrotransposons within the TR regions of centromeres3–5. Despite the high impact of 'centrophilic' retrotransposons on the paradox of rapid centromere evolution, the mechanisms involved in centromere targeting remain poorly understood in any organism. Here we show that both Ty3 and Ty1 long terminal repeat retrotransposons rapidly turnover within the centromeric TRs of Arabidopsis species. We demonstrate that the Ty1/Copia element Tal1 (Transposon of Arabidopsis lyrata 1) integrates de novo into regions occupied by CENH3 in Arabidopsis thaliana, and that ectopic expansion of the CENH3 region results in spread of Tal1 integration regions. The integration spectra of chimeric TEs reveal the key structural variations responsible for contrasting chromatin-targeting specificities to centromeres versus gene-rich regions, which have recurrently converted during the evolution of these TEs. Our findings show the impact of centromeric chromatin on TE-mediated rapid centromere evolution, with relevance across eukaryotic genomes. An Arabidopsis long terminal repeat retrotransposon integrates de novo into regions occupied by centromere-specific histone variant, showing the impact of centromeric chromatin on transposable element-mediated rapid centromere evolution, with relevance across eukaryotic genomes.

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