Quadruplex DNA in long terminal repeats in maize LTR retrotransposons inhibits the expression of a reporter gene in yeast

• https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-018-4563-7

G4 motif, kvadruplexová DNA, transposibilní elementy, kukuřiční LTR retrotransposony, cirkulární dichroismus, NMM ligand

Mnoho studií ukázalo, že DNA sekvence bohaté na guanin tvoří kvadruplexové struktury in vitro, ale je nedostatek důkazů o guaninových kvadruplexech (G4) in vivo. Většina sekvencí potenciálně tvořící kvadruplexy (PQS) je umístěna v transposibilních elementech (TE), zejména v blízkosti promotorů v rámci dlouhých terminálních repetic rostlinných LTR retrotransposonů.   Za účelem potenciálního účinku G4 na expresi retrotransposonů, naklonovali jsme dlouhé terminální repetice vybraných LTR retrotransposonů u kukuřice před začátkem reportérového genu lacZ a změřili jsme jeho transkripci a translaci ve kvasinkách. Zjistili jsme, že G4 mají inhibiční účinek in vivo, protože mutanty (kde guaniny byly nahrazeny adeniny v PQS) vykazovaly vyšší hladiny exprese než divoký typ. Paralelně jsme měřením cirkulárního dichroismu potvrdili, že vybrané sekvence mohou opravdu přijmout konformaci G4 in vitro. Analýza polyA RNA RNA-Sequ u sazenic kukuřice rostoucích v přítomnosti ligandu NMM, který stabilizuje G4, ukázala jak inhibiční, tak stimulační účinky na transkripci LTR retrotransposonů.  Naše výsledky ukazují, že DNA kvadruplexy umístěná v dlouhých terminálních opakováních LTR retrotransposonů mohou být vytvořeny in vivo a hrají regulační roli v životním cyklu LTR retrotransposonů, a tak ovlivňují také dynamiku genomu.