Employing ultra-long read sequencing to elucidate origin and evolution of satellite DNA in plant genomes
Project goals
Highly repetitive, tandemly organized DNA sequences (satellite DNA) make up large portions of most eukaryotic genomes where they constitute specific chromosome regions like centromeres or heterochromatic bands. Satellite DNA is difficult to investigate due its occurrence in very long arrays of almost identical repeated units which cannot be assembled using conventional approaches. Consequently, the lack of information about various properties of satellite repeat arrays has been limiting our understanding of molecular mechanisms associated with the origin and evolution of satellite repeats. In this project, we propose to overcome this limitation by employing a cutting edge nanopore sequencing protocols to generate ultra-long sequence reads that will provide insight into long-range organization of satellite repeat arrays. This method will be combined with newly developed bioinformatics tools and used to investigate a set of plant model species which were selected based on the composition of their repeats and specific properties of their genomes and chromosomes.
Keywords
satellite DNAtandem repeatsnext generation sequencingplant genomicschromosomescentromeres
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202000001
Main participants
Biologické centrum AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
20-24252S
Alternative language
Project name in Czech
Studium vzniku a evoluce satelitní DNA v genomech rostlin s využitím extrémné dlouhých sekvenačních čtení
Annotation in Czech
Vysoce repetitivní, tandemově uspořádané sekvence DNA (tzv. satelitní DNA) se vyskytují u většiny eukaryot, kde tvoří specifické oblasti chromozómů, jako jsou centromery a heterochomatinové segmenty. Výzkum satelitní DNA zavedenými postupy sekvenování a skládání genomů je téměř nemožný vzhledem k jejímu výskytu ve formě velmi dlouhých řad téměř identických opakujících se jednotek. Toto omezení pak značně komplikuje pochopení molekulárních mechanizmů vzniku a evoluce satellitní DNA, pro které je nutné získat informace o vnitřním uspořádání dlouhých úseků tvořených těmito sekvencemi. V tomto projektu proto navrhujeme využití nové generace sekvenačních technologií schopných generovat extrémně dlouhá čtení, která umožní odhalit vnitřní uspořádání satelitních repetic. Tento přístup bude doplněn o nově vyvinuté bioinformatické nástroje a aplikován na výzkum satelitní DNA u modelových druhů rostlin vybraných z hlediska vhodného složení jejich repetitivní DNA nebo specifických vlastností jejich genomů a chromozómů.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
Novel knowledge (both methodological and original) was gained about the role of repetitive sequences in plant genomes and chromosome arrangement. This has resulted, among others, in two papers in prestigious journals (Cell and Nature) where the research team has made a significant contribution by analysing satellite sequences. Other outputs are two correspondence papers in high quality journals.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2020
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 8, 2022
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GA-U
Data delivery date
Jun 26, 2023
Finance
Total approved costs
8,215 thou. CZK
Public financial support
8,215 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
8 215 CZK thou.
Public support
8 215 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Genetics and heredity (medical genetics to be 3)
Solution period
01. 01. 2020 - 31. 12. 2022