珊瑚共生体的基因组与众不同


这个国际研究小组发现,与其他真核生物的基因组相比,鞭毛藻的基因组以一种独特的方式组织。Credit©2021 kaust

根据一项新的研究,被称为鞭毛藻的单细胞浮游生物的基因组以一种令人难以置信的奇怪和不寻常的方式组织起来。这些发现为进一步研究这些重要的海洋生物奠定了基础,并极大地扩展了我们对真核生物基因组的认识。

来自KAUST、美国和德国的研究人员研究了珊瑚共生体din鞭毛虫共生菌microadriaticum的基因组组织。microadriatium基因组已经被测序并组装成称为支架的片段,但缺乏染色体水平的组装。

该团队使用了一种名为Hi-C的技术来检测鞭毛藻染色质的相互作用,染色质是DNA和蛋白质的结合,构成了染色体。通过分析这些相互作用,他们可以弄清楚支架是如何连接成染色体的,从而让他们了解基因组的空间和结构组织。

一个惊人的发现是,基因组中的基因倾向于以交替的单向块组织。“这与你在其他生物体中看到的情况真的、真的不同,”KAUST曼纽尔·阿兰达团队的博士生奥克塔维奥·萨拉查(Octavio Salazar)说,他是这项研究的主要作者之一。染色体上基因的定位通常是随机的。然而,在这种情况下,基因始终朝着一种方向,然后是另一种方向,在染色质相互作用数据中,块之间的边界显示得很清楚。

“大自然可以以一种完全不同于我们想象的方式运作。”

这种组织结构也反映在基因组的三维结构中,该团队推断,基因组包括棒状染色体,它们在基因块交汇的边界处折叠成结构域。更有趣的是,这种结构似乎依赖于转录活性。当研究人员用一种可以阻止基因转录的化学物质处理细胞时,这些结构域消失了。

这种不寻常的联系与鞭毛藻的另一个奇怪事实相一致——它们的基因组中只有很少的转录因子,而且似乎不会通过改变基因表达来应对环境的变化。它们可能利用基因剂量来控制表达,通过获得或失去染色体或通过表观遗传结构修饰来适应环境。研究人员计划探索所有这些问题。

另一个悬而未决的问题是这种特殊基因组结构的起源。鞭毛藻产生的组蛋白非常少,而组蛋白是其他真核生物用来构建其DNA的蛋白质,它们使用的是很早以前就融入其基因组的病毒蛋白质。这种非凡的基因组结构和遗传调控可能是这些病毒蛋白如何工作的结果,但这仍有待证实。

鞭毛藻基因组违背了从研究其他真核生物中建立起来的期望和教条。萨拉查说:“这表明,大自然可以以一种完全不同于我们想象的方式运作。”“生命进化过程中可能发生的事情有很多种可能性。”

微亚铁共生甲藻异常染色体的遗传和空间组织,自然遗传学

天体生物学

请继续关注天体生物学推特