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      在真菌中尋找新的主要基因表達(dá)調(diào)控因子
      
			
      
				2018-12-29 10:38:30
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			  來(lái)源：
			
      
		
      
				
		
      
			
      只有四個(gè)字母--A，C，T和G - 組成一個(gè)有機(jī)體的遺傳密碼。改變單個(gè)字母或堿基可導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的改變，從而影響生物體的特性。此外，更微妙的變化可以而且確實(shí)發(fā)生，涉及DNA堿基本身的修飾。這種變化的最著名的例子是在其碳環(huán)(5mC)的第 5 位的堿性胞嘧啶的甲基化。在真核生物中，一種不太為人所知的修飾涉及在腺嘌呤的堿基6(6mA)中加入甲基。
      

      在真菌中尋找新的主要基因表達(dá)調(diào)控因子
      

      在2017年5月8日的Nature Genetics雜志上由美國(guó)能源部聯(lián)合基因組研究所(DOE JGI)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組報(bào)告了真菌王國(guó)最早的分支中流行的6mA修改。雖然真菌已經(jīng)存在了十億年，并且總體上能夠降解幾乎所有天然存在的聚合物甚至一些人造的聚合物，但是已經(jīng)研究的大多數(shù)物種僅屬于兩種門(mén)，即子囊菌綱和擔(dān)子菌綱。其余6組真菌被歸類(lèi)為“早期發(fā)散譜系”，是真菌譜系中最早的分支。它們包含一個(gè)經(jīng)過(guò)精心研究的真菌領(lǐng)域，為生物能源和環(huán)境中的DOE任務(wù)提供重要且有價(jià)值的基因產(chǎn)品。
      

      “總的來(lái)說(shuō)，與其他血統(tǒng)相比，早期發(fā)散的真菌很難被理解。然而，許多這些真菌在各種方面變得非常重要，“研究第一作者和DOE JGI分析師Stephen Mondo說(shuō)。“考慮Neocallimastigomycetes - 這些真菌是目前已知的植物生物質(zhì)中最強(qiáng)大的降解物之一，并且具有巨大的植物細(xì)胞壁降解酶庫(kù)，可用于生物能源生產(chǎn)。它們是探索這些未被充分考慮的血統(tǒng)如何導(dǎo)致寶貴的生物和技術(shù)見(jiàn)解的一個(gè)很好的例子。“
      

      該研究中使用的許多真菌基因組被測(cè)序?yàn)镈OE JGI的1000真菌基因組計(jì)劃的一部分，旨在為每個(gè)真菌家族產(chǎn)生至少一個(gè)參考基因組。在該研究中，該團(tuán)隊(duì)使用Pacific Biosciences測(cè)序平臺(tái)在DOE JGI測(cè)序了16個(gè)真菌基因組。雖然該技術(shù)的目的是獲得非常高質(zhì)量的基因組裝配，但DOE JGI科學(xué)家現(xiàn)在還利用這種測(cè)序平臺(tái)來(lái)探索表觀遺傳(5mC，6mA)修飾。他們?cè)谡婢邪l(fā)現(xiàn)了非常高水平的6mA，其中高達(dá)2.8%的所有腺嘌呤被甲基化，使用多種獨(dú)立方法證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)。Mondo指出，基因組6mA的先前記錄保持者是萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)(由DOE JGI測(cè)序和注釋)，其中僅0.4%的腺嘌呤被甲基化。
      

      6mA表達(dá)式標(biāo)記
      

      “這是真核生物中6mA和5mC的首次直接比較之一，以及真菌王國(guó)的第一次6mA研究，”DOE JGI真菌基因組學(xué)負(fù)責(zé)人和資深作者Igor Grigoriev說(shuō)。“6mA已被證明具有不同的功能，具體取決于有機(jī)體。例如，在動(dòng)物中它參與抑制轉(zhuǎn)座子活性，而在藻類(lèi)中它與基因表達(dá)正相關(guān)。我們的分析表明，6mA修飾與表達(dá)基因相關(guān)，并且基于基因功能和保守優(yōu)先沉積，顯示6mA作為重要功能相關(guān)基因的表達(dá)標(biāo)記。
      

      除了6mA執(zhí)行似乎與5mC相反的作用(抑制表達(dá))，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)5mC和6mA的存在是反相關(guān)的。具體地，當(dāng)在基因組的重復(fù)區(qū)域發(fā)現(xiàn)5mC時(shí)，甲基化腺嘌呤在基因啟動(dòng)子處聚集成致密的“甲基化腺嘌呤簇”(MAC)。在兩條DNA鏈上也發(fā)現(xiàn)了6mA，這可以通過(guò)細(xì)胞分裂促進(jìn)甲基化。
      

      “使用基因組學(xué)，我們探索真菌的多樣性，以開(kāi)發(fā)基因，酶和途徑的目錄 - 生物經(jīng)濟(jì)和生物能源應(yīng)用的零件清單，”格里戈里耶夫說(shuō)。“其中很多都是在早期發(fā)散的真菌中編碼的。在這些真菌中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)表達(dá)的基因具有6mA MAC。因此，在早期分化真菌中發(fā)現(xiàn)DNA甲基化有助于研究界更好地理解對(duì)編碼生物經(jīng)濟(jì)和生物能源應(yīng)用部分的基因的調(diào)控。“
      
			

			
        
      
			
      
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