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A novel rearrangement in the mitochondrial genome of tongue sole, Cynoglossus semilaevis: control region translocation and a tRNA gene inversion

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Abstract:

The organization of fish mitochondrial genomes (mitogenomes) is quite conserved, usually with the heavy strand encoding 12 of 13 protein-coding genes and 14 of 22 tRNA genes, and the light strand encoding ND6 and the remaining 8 tRNA genes. Currently, there are only a few reports on gene reorganization of fish mitogenomes, with only two types of rearrangements (shuffling and translocation) observed. No gene inversion has been detected in approximately 420 complete fish mitogenomes available so far. Here we report a novel rearrangement in the mitogenome of Cynoglossus semilaevis (Cynoglossinae, Cynoglossidae, Pleuronectiformes). The genome is 16 371 bp in length and contains 13 protein-coding genes, 2 rRNA genes, 22 tRNA genes, and 2 main noncoding regions, the putative control region and the light-strand replication origin. A striking finding of this study is that the tRNAGln gene is translocated from the light to the heavy strand (Q inversion). This is accompanied by shuffling of the tRNAIle gene and long-range translocation of the putative control region downstream to a site between ND1 and the tRNAGln gene. The remaining gene order is identical to that of typical fish mitogenomes. Additionally, unique characters of this mitogenome, including a high A+T content and length variations of 8 protein-coding genes, were found through comparison of the mitogenome sequence with those from other flatfishes. All the features detected and their relationships with the rearrangements, as well as a possible rearrangement pathway, are discussed. These data provide interesting information for better understanding the molecular mechanisms of gene reorganization in fish mitogenomes.

L’organisation du génome mitochondrial chez les poissons est passablement conservée, le brin lourd portant généralement 12 des 13 gènes codant pour des protéines et 14 des 22 gènes d’ARNt, alors que le brin léger code pour le gène ND6 et les 8 gènes d’ARNt restants. Présentement, il existe peu de travaux décrivant la réorganisation de gènes au sein des génomes mitochondriaux chez les poissons, seulement deux types de réarrangements (brassage par recombinaison et translocation) ayant été observés. Aucune inversion génique n’a été détectée parmi les ~420 génomes mitochondriaux complets disponibles à ce jour. Dans ce travail, les auteurs rapportent un réarrangement inédit au sein du génome mitochondrial du Cynoglossus semilaevis (Cynoglossinae, Cynoglossidae, Pleuronectiformes). Le génome compte 16 371 pb et contient 13 gènes codant pour des protéines, 2 gènes d’ARNr, 22 gènes d’ARNt et deux régions non-codantes principales, une région de contrôle putative et l’origine de réplication du brin léger. Une découverte frappante de ce travail est la translocation du gène codant pour l’ARNtGln du brin léger au brin lourd (inversion Q), accompagnée d’un brassage de l’ARNtIle et d’une translocation en aval de la région de contrôle putative qui se trouve ainsi située entre ND1 et l’ARNtGln. Ce déplacement considérable s’est fait tout en maintenant inchangé l’ordre des autres gènes, lequel est typique de ce qui est rencontré chez les poissons. De plus, d’autres caractéristiques uniques de ce génome mitochondrial incluent un contenu élevé en A+T et une variation dans la longueur de 8 gènes codant pour des protéines, laquelle a été trouvée par comparaison avec les séquences des génomes mitochondriaux chez d’autres poissons plats. Toutes les caractéristiques détectées et leurs relations avec les réarrangements, ainsi que de possibles voies ayant mené à ces réarrangements sont discutées. Ces données fournissent une information intéressante en vue d’une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires de la réorganisation des gènes au sein des génomes mitochondriaux chez les poissons.

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2009

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