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DNA甲基化及“入侵”基因的可能生存机制
Recurrent acquisition of cytosine methyltransferases into eukaryotic retrotransposons
发布日期:2018-4-28      浏览次数:1074

生物在进化过程中,其基因组DNA总不间断的受到不同类型核酸的入侵,其中转座子(一段特定的DNA序列)就是一种较为常见的类型。为了应对转座子的侵略,生物自身已形成多种应对策略,比如对其转座子DNA进行甲基化修饰,即在DNA甲基转移酶(Dnmts)的作用下使CG二核苷酸中的5'-胞嘧啶(C)转化为5'-甲基胞嘧啶,从而实现抑制基因表达,达到抵制侵略目的。

201849日,Nature Communications在线发表了厦门大学近海环境科学国家重点实验室、海洋与地球学院林森杰教授课题组与西澳大学(The University of Western Australia)等机构最新研究成果“Recurrent acquisition of cytosine methyltransferases into eukaryotic retrotransposons”。该研究首先对已发表的虫黄藻基因组(Lin et al., 2015)数据进行分析,发现虫黄藻基因组编码大量的Dnmt基因,且该基因以反转录转座子的形式在基因组中大量扩增,即DNA编码mRNA,然后反转录成cDNA,再插入基因DNA(图1)。进一步的甲基化诱导实验结果表明,虫黄藻的反转录转座子编码的Dnmt具有将CG序列初始De novo)甲基化的能力,即反转录转座子能将自身反转录出来的DNA序列进行甲基化修饰,有可能以此伪装成甲藻自身DNA得以避免被去除,使入侵基因得以生存。

1. A)反转录转座过程示意图;(B)虫黄藻编码的甲基化转移酶Dnmt的反转座子及基因功能域的结构。

该研究阐述了反转录转座子如何利用宿主DNA的甲基化修饰机制,以实现自身在宿主内扩张的机制。另外,在受反转录转座影响的基因中,也发现了热休克蛋白等基因(Song et al. 2017),而这一系列基因的扩增可能使表达量升高,则有利于生物对高温的适应。因此,本研究也为进一步探索甲藻如何适应全球暖化并可能增强对未来海洋中碳循环的贡献等提供分子基础。

本研究得到了澳大利亚研究委员会植物能源生物学杰出研究中心(ARC Centre of Excellence program in Plant Energy Biology)项目(CE140100008)、中国国家自然基金重点项目(31661143029)和国家重点研发计划全球变化及应对重点专项项目(2016YFA0601202)的支持。

论文全文:Alex de Mendoza, Amandine Bonnet, Dulce B. Vargas-Landin, Nanjing Ji, Fei Hong, Feng Yang, Ling Li, Koichi Hori, Jahnvi Pflueger, Sam Buckberry, Hiroyuki Ohta, Nedeljka Rosic, Pascale Lesage, Senjie Lin & Ryan Lister. Recurrent acquisition of cytosine methyltransferases into eukaryotic retrotransposons. 2018, Nature Communications, 1341. DOI: 10.1038/s41467-018-03724-9. https://www.nature.com/articles/s41467-018-03724-9.

 

参考文献

Lin, S., Cheng, S., Song, B. et al. 2015. The genome of Symbiodinium kawagutii illuminates dinoflgellate gene expression and coral symbiosis. Science 359: 691-694.

Song, B., Morse, D., Song, Y. et al. 2017. Comparative genomics reveals two major bouts of gene retroposition coinciding with crucial periods of Symbiodinium evolution. Genome Biology and Evolution 9: 2037-2047.