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Transposition favors the generation of large effect mutations that may facilitate rapid adaption

Authors :
Jean-Marc Aury
Patrick Wincker
Julie Guy
Amanda Bortolini Silveira
Stefan Engelen
Vincent Colot
Erwann Caillieux
Victoire Baillet
Leandro Quadrana
Mohammed-Amin Madoui
Arthur Gilly
Mathilde Etcheverry
Quadrana, Leandro
Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS)
Département de Biologie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Génomique d'Evry (IG)
Université Paris-Saclay-Institut de Biologie François JACOB (JACOB)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure (IBENS)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Biologie François JACOB (JACOB)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Laboratoire des biomarqueurs tumoraux circulants [Institut Curie, Paris] (SiRIC - Département de recherche translationnelle)
Institut Curie [Paris]-Université de recherche Paris-Sciences-et-Lettres (Université de recherche PSL)
Informatique, Biologie Intégrative et Systèmes Complexes (IBISC)
Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble
Unité de recherche en génomique végétale (URGV)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris
Institut Curie [Paris]-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Nature Communications, Vol 10, Iss 1, Pp 1-10 (2019), Nature Communications, Nature Communications, 2019, 10, ⟨10.1038/s41467-019-11385-5⟩, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, ⟨10.1038/s41467-019-11385-5⟩, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10, ⟨10.1038/s41467-019-11385-5⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
Nature Publishing Group, 2019.

Abstract

Transposable elements (TEs) are mobile parasitic sequences that have been repeatedly coopted during evolution to generate new functions and rewire gene regulatory networks. Yet, the contribution of active TEs to the creation of heritable mutations remains unknown. Using TE accumulation lines in Arabidopsis thaliana we show that once initiated, transposition produces an exponential spread of TE copies, which rapidly leads to high mutation rates. Most insertions occur near or within genes and targets differ between TE families. Furthermore, we uncover an essential role of the histone variant H2A.Z in the preferential integration of Ty1/copia retrotransposons within environmentally responsive genes and away from essential genes. We also show that epigenetic silencing of new Ty1/copia copies can affect their impact on major fitness-related traits, including flowering time. Our findings demonstrate that TEs are potent episodic (epi)mutagens that, thanks to marked chromatin tropisms, limit the mutation load and increase the potential for rapid adaptation.<br />The contribution of transposable elements (TEs) to the creation of heritable mutations is unknown. Here the authors show in Arabidopsis that TEs accumulate exponentially once mobilized and that COPIA retrotransposons preferentially integrate in environmental response genes in a H2A.Z-dependent manner.

Details

Language :
English
ISSN :
20411723
Volume :
10
Issue :
1
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Communications
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7834b5326bf805b40b0378375e30f046
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41467-019-11385-5