アケボノハエのマリナー要素の進化史から、昆虫からのトランスポゾンが刺胞動物であるヒドラ・バルガリスのゲノムに水平移動していることが明らかになった

The evolutionary history of mariner elements in stalk-eyed flies reveals the horizontal transfer of transposons from insects into the genome of the cnidarian Hydra vulgaris.

• C Alastair Grace
• Martin Carr

抄録

ハエ目ハエ（Diopsidae, Diptera）は、約100種のカリプテルス科のハエ科であり、拡張した頭部のカプセルが特徴である。この科に属する種は、これまでに6つのマリナートランスポゾン亜科を保有していることが示されており、ヌクレオチド置換パターンから、少なくとも2つの亜科が現在活性化されていることが示唆されている。vertumnana亜科は、DiopsidaeとTephritidaeの第2のジプテラン科を巻き込んだ水平移動イベントに関与していることが示されている。本研究では、Teleopsis属のトランスクリプトームおよびゲノムデータから同定されたマリナー要素のバイオインフォマティクス解析に加えて、さらに3種のダイオプシド種からのマリナー要素のクローニングと配列決定を行った結果を報告する。新たに同定されたマリナー要素は、主に以前に認識されていたサブファミリーに分類されていたが、公開されているTeleopsisのデータからは、新たなサブファミリーも明らかになった。7つの亜科のうち3つの亜科は水平移動を経ており、そのうちの2つはジオプシドのドナー種が関与していると考えられている。ダイオプシドマリナーのレシピエントグループの1つは、以前にダイオプシドマリナーの要素に関する研究で提案されていた、テフリツバエのBactrocera属である。第二の水平移動は、マウリチアナ亜科のマウリチアナ亜科で、Teleopsis属から刺胞動物のHydra vulgarisへの移動を追跡することができる。マウリチアナ要素は、受信者のH. vulgarisで活性化されていることが示されており、トランスポザーゼの発現は、両種で検査したすべての体組織で観察されている。ダイオプシド・マウリチアナ要素の増加した多様性は、先祖代々のゲノムに少なくとも４つの亜科が存在していることを示唆している。垂直継承とTEの確率的損失の両方が、その後、ジオプシド放射線内で発生している。H. vulgarisのTE補体には、昆虫由来の少なくとも2つのマリナー亜科が含まれている。ドナー種とレシピエント種の間の系統的な距離にもかかわらず、両方のサブファミリーは、H. vulgaris内で活動し、増殖していることが示されている。

The stalk-eyed flies (Diopsidae, Diptera) are a family of approximately 100 species of calypterate dipterans, characterised by extended head capsules. Species within the family have previously been shown to possess six subfamilies of mariner transposons, with nucleotide substitution patterns suggesting that at least two subfamilies are currently active. The vertumnana subfamily has been shown to have been involved in a horizontal transfer event involving Diopsidae and a second dipteran family in the Tephritidae. Presented here are cloned and sequenced mariner elements from three further diopsid species, in addition to a bioinformatic analysis of mariner elements identified in transcriptomic and genomic data from the genus Teleopsis. The newly identified mariner elements predominantly fall into previously recognised subfamilies, however the publicly available Teleopsis data also revealed a novel subfamily. Three of the seven identified subfamilies are shown to have undergone horizontal transfer, two of which appear to involve diopsid donor species. One recipient group of a diopsid mariner is the Bactrocera genus of tephritid flies, the transfer of which was previously proposed in an earlier study of diopsid mariner elements. The second horizontal transfer, of the mauritiana subfamily, can be traced from the Teleopsis genus to the cnidarian Hydra vulgaris. The mauritiana elements are shown to be active in the recipient H. vulgaris and transposase expression is observed in all body tissues examined in both species. The increased diversity of diopsid mariner elements points to a minimum of four subfamilies being present in the ancestral genome. Both vertical inheritance and stochastic loss of TEs have subsequently occurred within the diopsid radiation. The TE complement of H. vulgaris contains at least two mariner subfamilies of insect origin. Despite the phylogenetic distance between donor and recipient species, both subfamilies are shown to be active and proliferating within H. vulgaris.