在真菌中寻找新的主要基因表达调节因子

只有四个字母-A，C，T和G-构成有机体的遗传密码。改变单个字母或碱基可导致蛋白质结构和功能的改变，从而影响生物体的特征。此外，更微妙的变化可以而且确实发生，涉及DNA碱基本身的修饰。这种变化的最着名的例子是在其碳环(5mC)的第5位的碱性胞嘧啶的甲基化。在真核生物中，一种不太为人所知的修饰涉及在腺嘌呤的碱基6(6mA)中加入甲基。

在2017年5月8日的Nature Genetics杂志上，由美国能源部联合基因组研究所(DOE JGI)的科学家领导的一个小组报告了在最早的分支机构中流行的6mA修改。真菌王国。虽然是真菌已经存在了十亿年，并且几乎能够降解几乎所有天然存在的聚合物甚至一些人造聚合物，已经研究的大多数物种仅属于两种门，即子囊菌纲和担子菌纲。其余6组真菌被归类为“早期发散谱系”，是真菌谱系中最早的分支。它们包含一个经过精心研究的真菌领域，为生物能源和环境中的DOE任务提供重要且有价值的基因产品。

研究第一作者和DOE JGI分析师斯蒂芬·蒙多说：“总的来说，与其他谱系相比，早期发散的真菌很难被理解。然而，许多这些真菌在各种方面变得非常重要。”“考虑Neocallimastigomycetes-这些真菌是目前已知的植物生物质中最强大的降解物之一，并且具有巨大的植物细胞壁降解酶库，可用于生物能源生产。它们是探索这些未被研究的谱系的一个很好的例子。有价值的生物和技术见解。“

该研究中使用的许多真菌基因组被测序为DOE JGI的1000真菌基因组计划的一部分，旨在为每个真菌家族产生至少一个参考基因组。在该研究中，该团队使用Pacific Biosciences测序平台在DOE JGI测序了16个真菌基因组。虽然该技术的目的是获得非常高质量的基因组装配，但DOE JGI科学家现在还利用这种测序平台来探索表观遗传(5mC，6mA)修饰。他们在真菌中发现了非常高水平的6mA，其中高达2.8%的腺嘌呤被甲基化，使用多种独立方法证实了这些发现。Mondo指出，基因组6mA的先前记录保持者是莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)(由DOE JGI测序和注释)，其中仅0.4%的腺嘌呤被甲基化。

“这是真核生物中6mA和5mC的首次直接比较之一，以及真菌王国的第一次6mA研究，”DOE JGI真菌基因组学负责人和资深作者Igor Grigoriev说。“6mA已被证明具有不同的功能，取决于生物体。例如，在动物中它参与抑制转座子活性，而在藻类中它与基因表达正相关。我们的分析表明6mA修饰与表达基因相关并且基于基因功能和保守优先沉积，显示6mA作为重要功能相关基因的表达标记。“

除了6mA执行似乎与5mC相反的作用(抑制表达)，该团队发现5mC和6mA的存在是反相关的。具体地，当在基因组的重复区域发现5mC时，甲基化的腺嘌呤在基因启动子处聚集成致密的“甲基化腺嘌呤簇”(MAC)。在两条DNA链上也发现了6mA，这可以通过细胞分裂促进甲基化。

“使用基因组学，我们探索真菌的多样性，以开发基因，酶和途径的目录 - 生物基经济和生物能源应用的零件清单，”格里戈里耶夫说。“其中很多都是在早期发散的真菌中编码的。在这些真菌中，我们发现大多数表达的基因都有6mA MACs。因此，早期发散真菌中DNA甲基化的发现有助于研究界更好地理解编码该基因的基因的调控。用于生物经济和生物能源应用的零件。“

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