Die Gattung Beta gehört zur Familie der Chenopodiaceae und wird in die vier Sektionen Beta, Corollinae, Nanae und Procumbentes unterteilt, wobei die Zuckerrübe der Sektion Beta zugeordnet wird. Aus dem Genom der Zuckerrübe und verwandter Wildarten konnten bereits eine Vielzahl von repetitiven DNA-Familien kloniert und untersucht werden. Mit der monosomen Fragmentadditionslinie PRO1 stand eine Chromosomenmutante zur Verfügung, die neben den 18 B. vulgaris-Chromosomen ein Chromosomenfragment der Wildrübe Beta procumbens enthält. Da dieses als Minichromosom bezeichnete Fragment mitotische Stabilität aufweist, muss es ein funktionelles Centromer besitzen, das auch im genetischen Hintergrund von Beta vulgaris aktiv ist. Mit der Erstellung einer BAC (bacterial artifical chromosome)-Bank von PRO1 wurde die molekulare Charakterisierung von Ty3-gypsy-Retrotransposons eines einzelnen Wildrüben-Centromers möglich. Die für die Wildrübe Beta procumbens spezifischen Satellitenrepeats pTS5 und pTS4.1 dienten der Selektion von BACs aus der Centromer-Region des PRO1-Minichromosoms. Die Identifizierung eines unikalen genomischen Locus, mit einer Verschachtelung von zwei nicht homologen LTR-Retrotransposons, ermöglichte die gerichtete Isolation der LTR-Retrotransposons Beetle1 und Beetle2. Das Retrotransposon Beetle1 hat eine Gesamtlänge von 6736 bp und wird von LTR-Sequenzen begrenzt, die eine Länge von 1091 bp (5’-LTR) bzw. 1089 bp (3’-LTR) aufweisen. Das LTR-Retrotransposon Beetle2 weist mit 6690 bp eine ähnliche Gesamtlänge wie Beetle1 auf. Es wird von deutlich kürzeren LTR-Sequenzen mit einer Länge von 774 bp begrenzt. Aufgrund der Reihenfolge der Polyproteingene lassen sich Beetle1 und Beetle2 in die Gruppe der Ty3-gypsy-Retrotransposons (Metaviridae) einordnen. Beide Retrotransposon-Familien besitzen ein einziges offenes Leseraster (open reading frame; ORF) mit fusionierten gag- und pol-Genen. Datenbankrecherchen zeigten hohe Homologien von Beetle1 und Beetle2 mit den centromerischen Ty3-gypsy-Retrotransposons CRM aus Zea mays, CRR aus Oryza sativa und cereba aus Hordeum vulgare. Diese centromerischen Retrotransposons (CRs) sind in den Poaceae stark konserviert und stellen neben Satellitenrepeats eine hochabundante Sequenzklasse der Centromere der Süßgräser dar. Da sie im 3’-Bereich des gag-pol-Polyproteins eine Chromodomäne aufweisen, werden sie der eigenständigen Gruppe der Chromoviren zugeordnet. Chromodomänen sind zur Bindung von Proteinen und DNA befähigt und spielen eine wichtige Rolle in der Chromatin-Modifikation und der Bildung von Heterochromatin-Regionen. Beetle1 und Beetle2 besitzen Motive einer Chromodomäne, die vermutlich für eine gerichtete Transposition in die Centromer-Region verantwortlich ist. Neben der geringen Divergenz von Beetle1- und Beetle2-Sequenzen sowohl im Genom von Beta procumbens als auch in den anderen Arten der Sektion Procumbentes spricht auch das junge Alter von 100 000 bis 350 000 Jahren und die Transkriptionsaktivität für eine Einordnung dieser Ty3-gypsy-Retrotransposons in die Gruppe der Chromoviren. Sowohl die Southern-Hybridisierung als auch die Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung zeigten, dass Beetle1 und Beetle2 nur für die Sektion Procumbentes spezifisch sind und dort in hoher Kopienzahl vorkommen. Untersuchungen mit methylierungssensitiven Restriktionsendonukleasen veranschaulichten den hohen Grad an Cytosin-Methylierung von Beetle1 und Beetle2.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:24052 |
| Date | 14 January 2008 |
| Creators | Weber, Beatrice |
| Contributors | Schmidt, Thomas, Barth, Gerold, Schubert, Ingo |
| Publisher | Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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