1. Evolution in the block: common elements of 5S rDNA organization and evolutionary patterns in distant fish genera
- Author
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Campo, Daniel and Garcia-Vazquez, Eva
- Subjects
DNA -- Physiological aspects -- Research -- Genetic aspects ,Fishes -- Physiological aspects -- Genetic aspects -- Research ,Zoology -- Identification and classification ,Molecular evolution -- Research -- Physiological aspects ,Animal genetics -- Research -- Genetic aspects -- Physiological aspects ,Biological sciences - Abstract
The 5S rDNA is organized in the genome as tandemly repeated copies of a structural unit composed of a coding sequence plus a nontranscribed spacer (NTS). The coding region is highly conserved in the evolution, whereas the NTS vary in both length and sequence. It has been proposed that 5S rRNA genes are members of a gene family that have arisen through concerted evolution. In this study, we describe the molecular organization and evolution of the 5S rDNA in the genera Lepidorhombus and Scophthalmus (Scophthalmidae) and compared it with already known 5S rDNA of the very different genera Merluccius (Merluccidae) and Salmo (Salmoninae), to identify common structural elements or patterns for understanding 5S rDNA evolution in fish. High intra- and interspecific diversity within the 5S rDNA family in all the genera can be explained by a combination of duplications, deletions, and transposition events. Sequence blocks with high similarity in all the 5S rDNA members across species were identified for the four studied genera, with evidences of intense gene conversion within noncoding regions. We propose a model to explain the evolution of the 5S rDNA, in which the evolutionary units are blocks of nucleotides rather than the entire sequences or single nucleotides. This model implies a two-speed' evolution: slow within blocks (homogenized by recombination) and fast within the gene family (diversified by duplications and deletions). Key words: 5S rDNA, concerted evolution, evolutionary model, gene turnover, Merluccidae, Salmoninae, Scophthalmidae. Dans le genome, l'ADNr 5S est organise sous la forme de repetitions en tandem d'une unite structurale composee d'une region codante et d'un espaceur non-transcrit (NTS). La region codante a ete fortement conservee au fil de Evolution, tandis que le NTS varie tant en longueur qu'en sequence. Il a ete propose que les genes codant l'ARNr 5S appartiennent a une famille de genes qui serait le produit d une evolution concertee. Dans ce travail, les auteurs decrivent l organisation moleculaire et l evolution de l ADNr 5S au sein des genres Lepidorhombus et Scophthalmus (Scophthalmidae), et les comparent aux ADNr 5S deja caracterises chez les genres tres differents que sont le genre Merluccius (Merluccidae) et le genre Salmo (Salmoninae) afin d identifier des elements structuraux et des motifs communs qui permettraient de mieux comprendre l evolution de l ADNr 5S chez les poissons. Une grande diversite intra- et interspecifique au sein de la famille d ADNr 5S chez tous les genres pourrait s expliquer par une combinaison d evenements de duplication, de deletion et de transposition. Des blocs de sequence presentant une grande similarite chez tous les ADNr 5S chez toutes les especes ont ete identifies au sein des quatre genres etudies et ils presentaient des traces de conversion genique intense au sein des regions non-codantes. Les auteurs proposent un modele pour expliquer l evolution des ADNr 5S, au sein duquel des unites evolutives sont formees de bloc de nucleotides plutot que de sequences completes ou de nucleotides individuels. Ce modele implique une evolution << a deux vitesses >>: lente au sein des blocs (homogeneises par recombinaison) et rapide au sein de la famille de genes (diversifiee par les duplications et les deletions). Mots-cles : ADNr 5S, evolution concertee, modele de l'evolution, remplacement de genes, Merluccidae, Salmoninae, Scophthalmidae. [Traduit par la Redaction], Introduction Concerted evolution tends to homogenize the members of a gene family within individuals and populations (Coen et al. 1982; Dover 1993; Drouin and Moniz de Sa 1995). Turnover (unequal [...]
- Published
- 2012
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