В выпуске журнала Nature Genetics от 8 мая 2017 г.S. Объединенный институт генома Министерства энергетики (DOE JGI), учреждение Управления науки Министерства энергетики США, сообщает о распространенности модификаций 6mA в самых ранних ветвях грибного царства.
Хотя грибы существуют уже миллиард лет и в совокупности способны разлагать почти все встречающиеся в природе полимеры и даже некоторые из них, созданные человеком, большинство изученных видов принадлежат только к двум типам: Ascomycota и Basidiomycota. Остальные 6 групп грибов классифицируются как «ранние расходящиеся линии», самые ранние ветви в генеалогии грибов. Они представляют собой малоизученное царство грибов, обеспечивая репертуар важных и ценных генных продуктов для миссий Министерства энергетики в области биоэнергетики и окружающей среды.
"По большому счету, рано расходящиеся грибы очень плохо изучены по сравнению с другими линиями. Однако многие из этих грибов оказываются важными по-разному », – сказал первый автор исследования и аналитик DOE JGI Стивен Мондо. "Рассмотрим Neocallimastigomycetes – эти грибы являются одними из самых мощных разрушителей растительной биомассы, известных в настоящее время, и обладают огромным арсеналом ферментов, разрушающих клеточную стенку растений, которые могут быть полезны для производства биоэнергии.
Они являются хорошим примером того, как изучение этих малоизученных линий приводит к ценным биологическим и технологическим открытиям."
Многие из грибных геномов, использованных в исследовании, были секвенированы в рамках инициативы DOE JGI 1000 Fungal Genomes, направленной на создание как минимум одного эталонного генома для каждого семейства грибов.
Для исследования команда использовала 16 геномов грибов, секвенированные в DOE JGI с использованием платформы для секвенирования Pacific Biosciences. Хотя технология использовалась с целью получения очень высококачественных сборок генома, ученые DOE JGI теперь дополнительно воспользовались преимуществами этой платформы секвенирования для изучения эпигенетических (5mC, 6mA) модификаций.
Они обнаружили очень высокие уровни 6 мА в грибах, где до 2.8% всех аденинов были метилированы, что подтверждает эти данные с использованием нескольких независимых методов. Предыдущий рекордсмен по геномному 6mA, как отметил Мондо, – это водоросль Chlamydomonas reinhardtii (секвенированная и аннотированная DOE JGI), в которой всего 0.Метилировано 4% аденинов.
«Это одно из первых прямых сравнений 6mA и 5mC у эукариот и первое исследование 6mA в царстве грибов», – сказал руководитель отдела Fungal Genomics DOE JGI и старший автор Игорь Григорьев. «Было доказано, что 6 мА выполняет разные функции в зависимости от организма. Например, у животных он участвует в подавлении активности транспозонов, в то время как у водорослей он положительно связан с экспрессией генов. Наш анализ показал, что модификации 6mA связаны с экспрессируемыми генами и предпочтительно депонируются в зависимости от функции и сохранения гена, показывая, что 6mA является маркером экспрессии важных функционально значимых генов."
В дополнение к 6 мА, выполняющему то, что кажется противоположной роли 5mC (который подавляет экспрессию), команда обнаружила, что наличие 5mC и 6 мА обратно коррелировано. В частности, в то время как 5mC обнаруживается в повторяющихся областях генома, метилированные аденины были сгруппированы в плотные «кластеры метилированного аденина» (MAC) на промоторах генов.
6 мА также постоянно обнаруживали на обеих цепях ДНК, что может способствовать распространению метилирования через деление клеток.
«Используя геномику, мы исследуем разнообразие грибов, чтобы разработать каталоги генов, ферментов и путей – списки частей для биоэкономики и приложений биоэнергетики», – сказал Григорьев. "Многое из этого закодировано в ранних расходящихся грибах.
У этих грибов мы обнаружили, что большинство экспрессируемых генов имеют МАК 6 мА. Таким образом, открытие метилирования ДНК у ранних расходящихся грибов помогает исследовательскому сообществу лучше понять регуляцию генов, которые кодируют части для биоэкономики и приложений биоэнергетики."