解开DNA甲基化模式简化外源DNA引入宿主细胞

DNA甲基化的表观遗传机制,包括DNA的甲基,调节基因表达,允许细胞区分天然DNA和外国,“外星人”DNA,标志着旧DNA链中复制。甲基化是由一组酶称为甲基转移酶催化,策略性地装饰DNA甲基在特定模式。

在分析甲基化模式,科学家已经证明难以解决这酶是艺术家在每一个特定的模式。现在,研究人员诺和诺德基金会Biosustainability中心(里程计Biosustain)已经成功地与特定的甲基化模式耦合的酶在两株细菌,Moorella thermoacetica (m . thermoacetica)和醋酸杆菌属woodii (a . woodii)。他们的发现发表在《华尔街日报》自然通讯。

外源DNA无法隐藏

帮助细胞识别DNA甲基化模式被认为是自己的DNA。这可以为科学家们当他们有问题的积极选择将外源DNA插入宿主生物体。例如,在生物制药的发展,宿主细胞(通常是细菌或酵母菌)通常是用作“工厂”生产一个分子或化合物,它不会自然合成,如医学。

在许多情况下,宿主细胞将拒绝插入DNA和摧毁它,在DNA甲基化模式强调的是外国人。

因此,它便于研究人员清楚地知道哪些甲基转移酶生产特定的甲基化模式,TorbjørnØlshøj詹森从里程计Biosustain解释道:“有了这些知识,您可以构建与人工methylomes生物模型,模仿的甲基化模式你想介绍DNA的应变。这样你可以确保“生存”,介绍了DNA。”

他继续说:“在其他细菌大肠杆菌,你经常需要做大量的试验和错误时DNA转换,但这只是不够好。你所需要的知识和工具。,你有一个系统的、合理的方式解决问题。”

创建一个enzyme-to-motif耦合的“图书馆”

研究人员制造了质粒含有甲基转移酶和“磁带”,持有特定的DNA模式的多个副本,称为主题。这些图案是甲基转移酶的目标,因此通过耦合两个在一起,所表达的甲基转移酶质粒DNA标志着在一个特定的方式,瞧,揭示了酶的甲基化模式。

团队重复这个所有甲基转移酶和质粒测序揭示了甲基。结果,他们创建了一个特定enzyme-to-motif耦合的图书馆。

科学家们然后选择验证他们的方法,叫“MetMap”通过分析两个高温细菌的基因组,m . thermoacetica和答:woodii。这些细菌是专门根据工业应用的良好前景。

这两种细菌物种拥有23个甲基转移酶基因,但只有12种不同的DNA-motifs演示修改;这意味着并不是所有的甲基转移酶是活跃的。研究人员能够夫妇11 12个主题与特定的甲基转移酶基因。

设计主机与一个明确的“methylome”

使用这个相对快速确定甲基化模式的方法,科学家们设计主机有一个“明确的methylome”。这将简化外源DNA的引入,作为东道主的生物只会拥有想要的甲基转移酶。作者预测,他们的方法将是有用的在构建细胞工厂使用更多的小说,不研究主机,在基因表达调控和细胞分化的研究。

参考:詹森et al . 2019。全基因组甲基转移酶系统标识的识别和修改模式。自然通讯。DOI:https://doi.org/10.1038/s41467 - 019 - 11179 - 9。