Organizmy eukariotyczne rozwinęły zestaw strategii mających na celu ochronę integralności genomu. ale mechanizmy leżące u ich podstaw pozostają słabo poznane. Tutaj donosimy, że asymetryczny wzmacniacz liści1/2 (AE7), gen Arabidopsis thaliana kodujący białko z ewolucyjnie konserwowanej rodziny Domain of Unknown Function 59 uczestniczy w szlaku montażu cytozolowego klastra żelazo-siarka (Fe-S) (CIA) w celu utrzymania integralności genomu. w celu utrzymania integralności genomu. Silny allel ae7-2 jest letalny dla zarodka, podczas gdy rośliny ze słabym allelem ae7 (ae7-1) są żywotne, ale wykazują wysoce uszkodzenia DNA, które aktywują odpowiedź na uszkodzenia DNA w celu zatrzymania cyklu komórkowego. cyklu komórkowego. AE7 jest częścią kompleksu białkowego z CIA1, NAR1 i MET18, które są wysoce konserwowane u eukariontów i są zaangażowane w biogenezę cytozolowych i jądrowych białek Fe-S. Rośliny ae7-1 mają niższą aktywność enzymu cytozolowego [4Fe-4S] enzymu akonitazy i jądrowego [4Fe-4S] enzymu glikozylazy DNA ROS1. Dodatkowo, mutacje w genie kodującym mitochondrialny transporter kasety wiążącej ATP ATM3/ABCB25, który jest wymagany do aktywności cytozolowych enzymów cytozolowych enzymów Fe-S w Arabidopsis, również skutkują wadliwą integralnością genomu podobną do ae7-1. Wyniki te wskazują, że AE7 jest centralnym członkiem szlaku szlaku CIA, łączącego mitochondria roślin z integralnością genomu jądrowego poprzez montaż białek Fe-S. --- TŁO: Odsetek konserwatywnych sekwencji DNA bez wyraźnej funkcji stale rośnie w bioinformatycznych bazach danych. stale rośnie w bioinformatycznych bazach danych. Badania sekwencji i homologii strukturalnej wykazały, że wiele niescharakteryzowanych sekwencji domen białkowych to warianty funkcjonalnie opisanych domen. wariantami funkcjonalnie opisanych domen. Jeśli te warianty promują organizmowi kondycję ekologiczną, to prawdopodobnie będą one konserwowane w genomie jego potomstwa i całej populacji. Skład genetyczny społeczności drobnoustrojów w ich rodzimych ekosystemach jest dostępny dzięki metagenomice. My hipotezę, że współzmienność sekwencji domen białkowych w metagenomach z podobnych ekosystemów podobnych ekosystemów zapewni wgląd w ich potencjalne role i pomoże w dalszych badaniach. dalsze badania. METODOLOGIA/GŁÓWNE WNIOSKI: Obliczyliśmy korelację sekwencji domen białkowych Pfam w kolekcji metagenomów Global Ocean Sampling, stosując konserwatywne progi wykrywania i korelacji, aby ograniczyć wyniki do dobrze wspieranych trafień i skojarzeń. Następnie zbadaliśmy korelacje między domenami o nieznanej funkcji (DUF) i domenami zaangażowanymi w znane szlaki metaboliczne z wykorzystaniem narzędzi do wizualizacji sieci i wykrywania klastrów. Użyliśmy ostrożne podejście "winny za skojarzenie", odwołując się do zasobów na poziomie wiedzy aby zidentyfikować i omówić powiązania, które oferują wgląd w funkcję DUF. Zaobserwowaliśmy zaobserwowaliśmy liczne DUF związane z fotobiologicznie aktywnymi domenami i dominującymi u sinic. Inne klastry obejmowały DUF związane z utrzymaniem i naprawą DNA konserwacją i naprawą DNA, metabolizmem nieorganicznych składników odżywczych i domenami transportu sodu. transportujące sód. Zaobserwowaliśmy również szereg klastrów odzwierciedlających znane metaboliczne i przypadki, które przewidywały funkcjonalną reklasyfikację DUF. WNIOSEK/ZNACZENIE: Krytyczne badanie kowariancji domen w metagenomicznych zbiorach danych metagenomicznych może dać nowe spojrzenie na role i powiązania DUF w środowisku ekologicznym. DUF w środowisku ekologicznym. Ukierunkowane próby scharakteryzowania DUF w w laboratorium lub in silico mogą czerpać z tych spostrzeżeń i możliwości, aby odkrywania nowych powiązań i potwierdzania istniejących, które pojawią się wraz ze wzrostem metagenomicznych zbiorów danych na dużą skalę. --- Struktury krystaliczne trzech członków (BACOVA_00364 z Bacteroides ovatus, BACUNI_03039 z Bacteroides uniformis i BACEGG_00036 z Bacteroides eggerthii) domeny Pfam o nieznanej funkcji (DUF4488) zostały określone jako odpowiednio 1,95, 1,66 i 1,81 Å. Struktury białek przyjmują ośmioniciową, podobną do kalycyny, β-baryłkową fałdę i wiążą endogenny nieznany ligand na jednym końcu β-baryłki. endogenny nieznany ligand na jednym końcu β-beczki. Aminokwasy oddziałujące z ligandem nie są konserwowane w żadnym innym białku o znanej strukturze z tym konkretnym fałdzie. Rozmiar i środowisko chemiczne związanego ligandu sugerują wiązanie lub transport małej polarnej cząsteczki (cząsteczek) jako potencjalną funkcję dla tych białek. białek. Są to pierwsi strukturalni przedstawiciele nowo zdefiniowanego białka PF14869 (DUF4488) rodziny Pfam. --- Baza danych aktywnych enzymów węglowodanowych (CAZy) jest nieocenionym źródłem informacji dla glikobiologii. glikobiologii i obecnie zawiera 45 rodzin glikozylotransferaz, które są reprezentowane w roślinach. Glikozylotransferazy (GT) pełnią wiele funkcji w roślinach, ale większość z nich jest prawdopodobnie zaangażowana w biosyntezę polisacharydów i glikoprotein w ścianie komórkowej roślin. Podejścia bioinformatyczne i modelowanie strukturalne sugerują, że wiele rodzin białek w roślinach obejmuje GT, które nie zostały jeszcze zidentyfikowane jako takie i dlatego nie są uwzględnione w CAZy. CAZy. Rodziny te obejmują białka z domeną o nieznanej funkcji (DUF) DUF23, DUF246 i DUF266. Dowody na to, że białka te są GT i ich i ich możliwą rolę w biosyntezie ściany komórkowej.
Jak można odszyfrować rodziny DUF?
Projekty genomowe odkryły ogromną różnorodność genów o nieznanej funkcji, które wciąż czekają na charakterystykę biologiczną i biochemiczną. Geny te, podobnie jak większość innych, można pogrupować w rodziny na podstawie podobieństwa sekwencji. Baza danych PFAM zawiera obecnie ponad 2200 takich rodzin, określanych jako domeny o nieznanej funkcji (DUF).
Krytyczne zbadanie kowariancji domen w zbiorach danych metagenomicznych może dać nowe spojrzenie na role i powiązania DUF w środowisku ekologicznym. Ukierunkowane próby scharakteryzowania DUF w laboratorium lub in silico mogą czerpać z tych spostrzeżeń, a możliwości odkrywania nowych powiązań i potwierdzania istniejących pojawią się wraz z pojawieniem się większej liczby metagenomicznych zbiorów danych na dużą skalę.
W ramach skoordynowanych wysiłków, cztery duże ośrodki NIH Protein Structure Initiative określiły pierwsze trójwymiarowe struktury dla ponad 250 rodzin DUF.