Роль метилирования ДНК в бактерии-биоремедианте

Исследователи изучили роль метилирования ДНК в регуляции экспрессии генов и других процессов у бактерии Shewanella oneidensis MR-1, восстанавливающей тяжёлые металлы. Для этого они использовали секвенаторы нового поколения Pacific Biosciences (SMRT).

Это первое исследование, изучающее метилирование ДНК и экспрессию генов у дикого типа бактерии. Результаты показывают, что все Shewanella и многие представители класса Gammaproteobacteria используют метилирование ДНК для регуляции репликации генома.

Метилирование ДНК — это распространённый сигнальный механизм, который клетки используют для «включения» или «выключения» генов. Однако его роль плохо изучена для подавляющего большинства прокариот. В исследовании, опубликованном 30 августа 2013 года в Journal of Bacteriology, учёные использовали секвенаторы PacBio, чтобы понять роль метилирования ДНК у бактерий Shewanella.

Бактерии Shewanella широко распространены в природе и играют ключевую роль в глобальных циклах углерода и азота. Они также важны для очистки сред, загрязнённых токсичными металлами и радиоактивными отходами, поскольку способны использовать такие загрязнители, как уран, хром и технеций, в качестве источников энергии, а затем выделять их в менее токсичной форме. Например, S. oneidensis способна разлагать тетрахлорметан — загрязнитель питьевой воды. Именно из-за их потенциала для различных биогеохимических применений DOE Joint Genome Institute секвенировал несколько штаммов Shewanella.

Команда использовала приборы PacBio, потому что эти секвенаторы могут автоматически детектировать модификации оснований ДНК без её изменения, что даёт исследователям больше информации о биологических функциях. Учёные идентифицировали сайты метилирования в геноме бактерии и измерили уровни метилирования ДНК в культурах, выращенных в различных условиях.

Результаты показали, что метилирование ДНК регулирует ряд процессов в S. oneidensis MR-1, включая репликацию генома и репарацию ошибок спаривания оснований (mismatch repair). При этом было отмечено, что «хотя метилирование может влиять на экспрессию некоторых генов, наши данные позволяют предположить, что метилирование не играет большой и прямой роли в регуляции экспрессии генов в S. oneidensis MR-1, по крайней мере, не в условиях, которые мы тестировали».