Prawidłowe wzorcowanie metylacji DNA wymaga uzupełniających się procesów metylacji de metylacji de novo (początkowa metylacja niezmetylowanych sekwencji DNA) oraz utrzymania metylacji (wierna replikacja wcześniej istniejącej metylacji). Arabidopsis posiada dwa rodzaje metylotransferaz z wykazaną aktywnością konserwacyjną aktywność: MET1, która utrzymuje metylację CpG i jest homologiczna do ssaków DNMT1 i CHROMOMETHYLASE 3 (CMT3), która utrzymuje metylację CpNpG (N = A, T, C lub G) i jest unikalna. metylację i jest unikalna dla królestwa roślin. Tutaj opisujemy mutacje utraty funkcji w genach Arabidopsis DOMAINS REARRANGED METHYLASE (DRM) i dostarczamy dowodów na to, że kodują one metylotransferazy de novo. drm1 drm2 zachowały wcześniej istniejącą metylację CpG w endogennym locus FWA ale blokowały metylację de novo CpG, która jest normalnie związana z wyciszaniem transgenów FWA wyciszaniem transgenów. Ponadto, podwójne mutanty drm1 drm2 blokowały metylację de novo CpNpG i asymetryczną metylację oraz wyciszanie genu endogennego SUPERMAN (SUP) które jest normalnie wyzwalane przez odwrócone powtórzenie SUP. Jednak podwójne mutanty drm1 drm2 nie wykazywały reaktywacji wcześniej ustalonych epigenetycznie wyciszonych alleli SUPERMAN epigenetycznie wyciszonych alleli. Zatem mutanty drm zapobiegają ustanowieniu, ale nie utrzymanie wyciszenia genów w FWA i SUP, sugerując, że DRMs kodują główne enzymy metylacji de novo wpływające na te geny. --- Metylacja DNA i modyfikacja histonów wywierają epigenetyczną kontrolę nad ekspresją genów. ekspresją genów. Metylacja CHG przez CHROMOMETYLAZĘ3 (CMT3) zależy od dimetylacji histonu H3K9 dimetylacji histonu H3K9 (H3K9me2), ale mechanizm leżący u podstaw tego związku jest słabo poznany. Tutaj przedstawiamy wiele dowodów na to, że CMT3 oddziałuje z nukleosomami zawierającymi H3K9me2. Lokalizacje genomu CMT3 prawie doskonale skorelowane z H3K9me2, a CMT3 stabilnie związane z nukleosomami zawierającymi nukleosomami zawierającymi H3K9me2. Struktury krystaliczne homologa CMT3 kukurydzy ZMET2, w kompleksie z peptydami H3K9me2 wykazały, że ZMET2 wiąże H3K9me2 zarówno poprzez bromo sąsiadujące domeny homologiczne (BAH) i chromo. Struktury ujawniają aromatyczną klatkę w domenach BAH i chromo jako interfejsy interakcji, które wychwytują H3K9me2. Mutacje, które znoszą obie interakcje, zakłócają wiązanie CMT3 do nukleosomów nukleosomów i wykazują całkowitą utratę aktywności CMT3 in vivo. Nasze badanie ustanawia podwójne rozpoznawanie znaczników H3K9me2 przez domeny BAH i chromo oraz ujawnia odrębny mechanizm wzajemnego oddziaływania metylacji DNA i modyfikacji histonów modyfikacją histonów. --- Uważa się, że chromodomeny pośredniczą w interakcjach białko-białko między składnikami chromatyny. Wykryliśmy chromodomenę osadzoną w regionie katalitycznym regionu katalitycznego przewidywanej metylotransferazy DNA Arabidopsis, która jest różni się od innych enzymów eukariotycznych. Licząca 791 reszt "chromometylaza" (CMT1) jest kodowana przez transkrypt kwiatowy, który jest splicingowany z 20 eksonów i jest obecny tylko w przybliżeniu 1/10(-7) całkowitego mRNA. Sekwencjonowanie genomu ujawnia starożytny podział haplotypów w CMT1 między Col-0 + Metz i innymi badanymi ekotypami. badanymi ekotypami. W haplotypie Col-0 + Metz alternatywne przetwarzanie mRNA w intronie 13 powoduje skrócenie regionu kodującego. W Ler, RLD i No-0 podobne skrócenie jest spowodowane przez insercję nienaruszonego retrotranspozonu, Evelknievel, który jest obecny jako pojedyncza kopia w Ler i RLD i jest obecnie metylowany i nieaktywny. Evelknievel znajduje się w tym miejscu na pojedynczej gałęzi, która łączy ekotypy Ler, RLD, i No-0, ale jest nieobecny w genomach wszystkich innych badanych ekotypów. Kodon stop w eksonie 6 ekotypu Metz potwierdza, że CMT1 jest nieistotny. Niemniej jednak, porównanie z CMT1 Cardaminopsis arenosa, krewnego wskazuje na zachowanie funkcji metylotransferazy DNA. Omawiamy, w jaki sposób różnorodność alleliczna CMT1 może odzwierciedlać rozluźnione ograniczenia selektywne w samozapłodnieniu. ograniczenia w gatunkach samopłodnych, takich jak Arabidopsis thaliana. --- Rośliny utrzymują metylację cytozyny w resztach CG i non-CG, aby kontrolować ekspresję genów i stabilność genomu. i stabilność genomu. W badaniu przesiewowym mutantów Arabidopsis, które zmieniają metylację i wyciszanie gęsto metylowanego endogennego genu reporterowego, odkryliśmy odkryliśmy 11 alleli utraty funkcji w genie chromometylazy CMT3. Mutanty cmt3 wykazywały zwiększoną ekspresję i zmniejszoną metylację reportera, szczególnie w cytozynach innych niż CG. Metylacja CNG była również zmniejszona w powtarzalnych sekwencjach centromerowych. sekwencjach centromerowych. Tak więc CMT3 jest kluczową determinantą metylacji nie-CG. Brak homologów CMT w genomach zwierząt może wyjaśniać obserwację że w przeciwieństwie do roślin, zwierzęta utrzymują głównie metylację CG. --- Komórki owoców pomidora charakteryzują się silnym wzrostem ploidii jądrowej podczas rozwoju owoców. Średnie poziomy ploidalności wzrosły do podobnych poziomów (powyżej 50C) w dwóch różnych tkankach owocowych, owocni i tkance miejscowej. Jednakże, profile ploidalności różniły się znacząco między tymi dwiema tkankami, co sugeruje specyficzną dla tkanki kontrolę endoreduplikacji w owocach pomidora. Aby określić możliwe zależności między endoreduplikacją a mechanizmami epigenetycznymi, zbadano metylacji genomowego DNA z owocni i tkanki lokularnej owoców pomidora. owoców pomidora. Genomowy DNA owocni charakteryzował się zwiększoną metylacją CG i/lub CNG w loci 5S i 18S rDNA oraz w sekwencjach retrotranspozonów gyspsy-podobnych retrotranspozonów podczas wzrostu owoców. Gwałtowny spadek globalnego poziomu metylacji poziomu metylacji DNA wraz z redukcją metylacji w loci rDNA zaobserwowano również w owocni podczas dojrzewania owoców. Odwrotnie, nie zaobserwowano metylacji DNA, zarówno globalnej, jak i specyficznej dla locus, zaobserwowano w tkance locus. Tak więc, specyficzne dla tkanki zmiany metylacji DNA są mało prawdopodobne. być wywołane przez indukcję endoreduplikacji w tkankach owoców, ale mogą odzwierciedlać specyficzne dla tkanki profile ploidalne. Analiza ekspresji ośmiu domniemanych pomidorowych genów kodujących metylotransferazy DNA wykazała, że jedna chromometylaza (CMT) i dwie rearanżowane metylotransferazy (DRM) ulegają preferencyjnej ekspresji w owocni podczas wzrostu owoców i mogą być zaangażowane w specyficzny dla locus wzrost metylacji obserwowany w tej fazie rozwojowej w owocni. --- Metylotransferaza DNA cytozyny zawierająca chromodomenę, Zea metylotransferaza2 (Zmet2), została sklonowana z kukurydzy. Sekwencja ZMET2 jest podobna do sekwencji chromometylaz CMT1 i CMT3 Arabidopsis, przy czym C-końcowymi motywami charakterystycznymi dla eukariotycznych i prokariotycznych metylotransferaz DNA i prokariotycznych metylotransferaz DNA. Do określenia funkcji genu Zmet2 wykorzystaliśmy podejście genetyki odwrotnej. funkcji genu Zmet2. Rośliny homozygotyczne dla elementu transpozycyjnego Mutator do motywu IX miały 13% redukcję metylowanych cytozyn. Analiza DNA w żelu DNA z enzymami restrykcyjnymi wrażliwymi na metylację i sekwencjonowanie bisulfitowe sekwencjonowanie bisiarczynowe sekwencji gałki 180-bp wykazało zmniejszoną metylację tylko w miejscach CpNpG. Nie zaobserwowano zmniejszenia metylacji w miejscach CpG lub asymetrycznych w heterozygotycznych lub homozygotycznych zmutowanych roślinach. Nasze badania pokazują, że chromometylaza Zmet2 jest wymagana do metylacji in vivo sekwencji CpNpG. --- Poprzez eksplorację danych w sekwencji genomu Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 genomu zidentyfikowano sześć domniemanych genów mykolilotransferazy, które kodują białka z podobieństwem do N-końcowej domeny transferazy kwasu mykolowego PS1 pokrewnego szczepu C. glutamicum ATCC 17965. Zidentyfikowane geny zostały oznaczone jako cop1, cmt1, cmt2, cmt3, cmt4 i cmt5 ( cmt od corynebacterium mycolyl transferases). cop1 koduje białko o długości 657 amino kwasów, które jest większe niż białka kodowane przez geny cmt z 365, 341, 483, 483 i 411 aminokwasów. Korzystając z narzędzi bioinformatycznych, wykazano, że wszystkie sześć produktów genów sześć produktów genowych jest wyposażonych w peptydy sygnałowe i domeny esterazy. Analizy proteomu otoczki komórkowej C. glutamicum ATCC 13032 doprowadziły do identyfikację białek Cop1, Cmt1, Cmt2 i Cmt4. Wszystkie sześć genów mikolilotransferazy wykorzystano do analizy mutacji. cmt4 nie mógł zostać cop1 odgrywa dodatkową rolę w tworzeniu kształtu komórek. rolę w formowaniu kształtu komórek. Potrójny mutant niosący mutacje w cop1, cmt1, i cmt2 agregował podczas hodowli w płynnym podłożu MM1. Mutant ten był również nie był już w stanie syntetyzować trehalozo-dikoryno-mikolanu (TDCM). Ponieważ pojedyncze i podwójne mutanty genów cop1, cmt1 i cmt2 mogły tworzyć TDCM, to że trzy geny, cop1, cmt1 i cmt2, są zaangażowane w biosyntezę TDCM biosyntezę TDCM. Obecność domniemanej domeny esterazy czyni ją wysoce prawdopodobną. możliwe, że cop1, cmt1 i cmt2 kodują enzymy syntetyzujące TDCM z monokorynomikolanu trehalozy. --- Podczas embriogenezy następuje poważne przejście od zależności od od produktów zdeponowanych przez matkę do polegania na produktach genomu zygotycznego. U zwierząt, to tak zwane przejście od matczynego do zygotycznego następuje po okresie okresu spoczynku transkrypcyjnego. Niedawno wykazaliśmy, że wczesny zarodek Arabidopsis Arabidopsis jest również w stanie spoczynku, stanie odziedziczonym po żeńskiej gamecie i związany ze specyficznymi wzorcami dimetylacji H3K9 i lokalizacją TERMINAL FLOWER2 (TFL2) lokalizacją. Wykazaliśmy również, że CHROMOMETYLAZA 3 (CMT3) jest wymagana do dimetylacji H3K9 w komórce jajowej i do prawidłowej embriogenezy podczas pierwszych podziałów zygoty. kilku podziałów zygoty. Późniejsza analiza mutantów CMT3 wskazuje na kluczową rolę w przeprogramowaniu komórki jajowej poprzez kontrolowanie wyciszania zarówno w transpozonach, jak i regionach regionach euchromatycznych. Spekulatywny model indukowanego przez CMT3 wyciszania komórek jajowych komórek jajowych, oparty na tych wynikach i aktualnych danych z literatury sugerujący potencjalny udział małych RNA ukierunkowanych na komórkę jajową, proces koncepcyjnie podobny do podziału proces koncepcyjnie podobny do podziału pracy opisanego w męskim gametoficie, dla którego gametoficie, dla którego pokazujemy, że modyfikacje H3K9 i lokalizacja TFL2 są przypominają gametofit żeński.
Czy chromometylazy są obecne w genomach zwierząt?
Wiele linii dowodów eksperymentalnych sugeruje, że chromometylazy (CMT) zostały dotychczas zidentyfikowane w genomach roślin (Arabidopsis, kukurydza, pomidor). CMT utrzymują metylację CpNpG (N = A, T, C lub G) i są unikalne dla królestwa roślin. Brak homologów CMT w genomach zwierząt można wytłumaczyć faktem, że w przeciwieństwie do roślin, zwierzęta utrzymują głównie metylację CG. Dlatego obecność CMT nie jest wymagana w genomach zwierząt.