科学家发现DNA甲基化的谜

在很大程度上，调节重要细胞功能的DNA甲基化仍然是科学世界的谜。现在，科学家们已经开发了一种快速将甲基化酶耦合到它们各自的甲基化模式的方法。这种发现对于许多物种的成功基因工程来说可能成为必需的。

所有物种都标志着其与甲基的DNA。这样做是为了调节基因表达，区分来自外国DNA的本土DNA，或在复制期间标记旧的DNA链。甲基化由某些称为甲基转移酶的酶进行，该酶在某些图案中用甲基装饰与甲基的DNA，以在DNA顶部产生外膜遗传层。

到目前为止，科学家们并没有努力，告诉哪些酶负责哪些模式。但在一项新的研究中，最近发表于自然通信的，来自丹麦技术大学的Novo Nordisk Biorysability（DTU Biosustain）的科学家们已经在两种细菌中偶联了具有特定甲基化模式的酶。

“知道哪种酶可以打开大量应用程序。通过这种知识，您可以用人工甲状腺物构建模型生物，模仿您想要引入DNA的菌株的甲基化模式。通过这种方式，您可以确保介绍DNA的“生存”，“本文从DTU BioSustain的TorbjørnØlshøløjjensen说，专家和第一作者说。

避免砍掉DNA切碎

当他们试图将外国DNA引入宿主生物，例如细菌或酵母时，科学家经常遇到甲基化问题。但在建造生产主机时，介绍外国DNA - 经常称为细胞工厂 - 能够生产，例如药物，可持续生物化学品和食品成分。通常，宿主需要来自其他生物的基因（DNA）以产生寻求的化合物。

但正如往常一样，宿主会拒绝外国DNA并将其切成碎片，仅仅因为甲基化模式表明DNA是外星人。科学家们与大肠杆菌一起使用的是他们的主人，通常没有那么多问题 - 或者少于其他问题 ­- 在引入新的DNA时，因为大肠杆菌是众所周知的，而是“乖巧”。但搬进了较鲜为人知的主机可能成为一个很大的问题。

“在其他细菌中工作而不是大肠杆菌，你经常在DNA转型方面做了很多审判和错误，但这不够好。您需要知识和工具。有了这个，您有一种系统和合理的解决问题，“TorbjørnØlshøjJensen说。

偶联酶与活性

目标是发现，哪些酶负责哪些模式。为了揭示这一点，研究人员构成了含有一种甲基转移酶和“盒”的DNA环（质粒），其保持某些DNA模式的多个副本。这些DNA模式称为基序是甲基转移酶的靶标。通过偶联两种，由质粒表达的甲基转移酶将以特定方式标记DNA，因此揭示酶的甲基化图案。

这是对所有甲基转移酶完成的。之后，使用设计用于显示甲基的测序方法读取所有质粒（在池中）。这给了研究人员是酶 - 主题联轴器的“图书馆”。

根据研究团队的说法，这种鉴定甲基转移酶甲基化模式的快速方法对遭受DNA降级的其他研究人员来说具有巨大的希望。

评估TWO工业宿主

为了验证该方法，科学家分析了耐温细菌M.热酸碱的基因组以及细菌A.Poodii。两种细菌都是具有巨大潜力的工业应用和基本修饰的基因组。

总共，两种细菌生物保持23个甲基三烷司螯酶基因，但仅显示在其基因组上对12种不同的DNA-丝绸的改性，这意味着并非所有甲基转移酶是活性的。

该团队评估了所有23个甲基转移酶，寻找在基因组上活跃的人。对于12个基序中的11个，它们能够将活性耦合到特定的甲基转移酶基因。

使用这种方法，团队希望设计具有明确的“甲基族”的主持人 - 这意味着有机体只有遗产所需的甲基转移酶，这将使外国DNA引入非模型生物。这在基于新的或多或少已知的宿主建立细胞工厂时，这可以是有用的，并且为了理解基因表达和细胞分化的调节。

科学论文

Ølshøj等，“甲基转移酶识别和修改模式的基因组系统鉴定，”自然通信（2019）

DOI：10.1038 / s41467-019-11179-9

抽象的

使用单分子实时DNA测序的DNA甲基化图案的基因组分析增强了公共甲基瘤的数量。然而，缺乏偶联甲基化模式和相应的甲基转移酶基因的工具。在这里，我们通过自动克隆和分析载体含有所有潜在靶位位点的载体的载体中的甲基转移酶与含有所有潜在靶位位点的载体中的甲基转移酶偶联和分析甲基转移酶偶联甲基转移酶的高通量方法。为了验证该方法，我们分析了嗜热Moorella Hotormacetica和中美毛虫醋杆菌的基因组，两种乙酰细菌具有基本上修饰的基因组，具有12个甲基化基序和总共23个甲基转移酶基因。使用我们的方法，我们表征了23个甲基转移酶，将基序分配给各种酶，并验证12个图案中11个的活动。