Microsatellite landscape evolutionary dynamics across 450 million years of vertebrate genome evolution

The evolutionary dynamics of simple sequence repeats (SSRs or microsatellites) across the vertebrate tree of life remain largely undocumented and poorly understood. In this study, we analyzed patterns of genomic microsatellite abundance and evolution across 71 vertebrate genomes. The highest abundances of microsatellites exist in the genomes of ray-finned fishes, squamate reptiles, and mammals, while crocodilian, turtle, and avian genomes exhibit reduced microsatellite landscapes. We used comparative methods to infer evolutionary rates of change in microsatellite abundance across vertebrates and to highlight particular lineages that have experienced unusually high or low rates of change in genomic microsatellite abundance. Overall, most variation in microsatellite content, abundance, and evolutionary rate is observed among major lineages of reptiles, yet we found that several deeply divergent clades (i.e., squamate reptiles and mammals) contained relatively similar genomic microsatellite compositions. Archosauromorph reptiles (turtles, crocodilians, and birds) exhibit reduced genomic microsatellite content and the slowest rates of microsatellite evolution, in contrast to squamate reptile genomes that have among the highest rates of microsatellite evolution. Substantial branch-specific shifts in SSR content in primates, monotremes, rodents, snakes, and fish are also evident. Collectively, our results support multiple major shifts in microsatellite genomic landscapes among vertebrates. Key words: comparative genomics, microsatellite seeding, repeat elements, tandem repeats, simple sequence repeats. La dynamique evolutive des sequences simples repetees (SSR ou microsatellites) au sein des vertebres demeure largement non-documentee et mal connue. Dans ce travail, les auteurs ont analyse l'abondance et revolution des microsatellites chez 71 genomes de vertebres. Les abondances de microsatellites les plus grandes ont ete rencontrees au sein des genomes des poissons dotes de nageoires a rayons, des reptiles a ecailles et des mammiferes, tandis que les genomes des crocodiliens, des tortues et des oiseaux presentaient le moins de microsatellites. Les auteurs ont employe des methodes comparatives pour inferer les taux de changements evolutifs en matiere d'abondance des microsatellites parmi les vertebres et pour mettre en evidence des lignages qui ont connu des taux exceptionnellement eleves ou faibles. Globalement, la majeure partie de la variation en matiere de contenu, d'abondance et de taux d'evolution des microsatellites a ete observee au sein des grands groupes de reptiles, et pourtant, les auteurs ont note que certains clades tres distants (p. ex. les reptiles a ecailles et les mammiferes) presentaient des compositions genomiques semblables en matiere de microsatellites. Les reptiles archosauromorphes (tortues, crocodiliens et oiseaux) affichaient une teneur reduite en microsatellites et les plus faibles taux evolutifs au sein des microsatellites, tandis que les genomes des reptiles a ecailles avaient des taux parmi les plus eleves. Des variations substantielles limitees a certaines branches specifiques ont egalement ete observees chez les primates, les monotremes, les rongeurs, les serpents et les poissons. Ensemble, ces resultats appuient l'hypothese de multiples changements importants dans le paysage des microsatellites chez les vertebres. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: genomique comparee, ensemencement de microsatellites, elements repetes, repetitions en tandem, sequences simples repetees.
Introduction Microsatellites, also known as simple sequence repeats (SSRs), are 2-6 base pair (bp) nucleotide motifs that are tandemly repeated to form larger DNA stretches usually between 20 and 100 [...]