Бактериальная эпигенетическая метка встречается в эукариотической ДНК

У эукариот эпигенетические модификации ДНК представлены метилированными основаниями: C5-метилцитозином (5mC) и более редким N6-метиладенином (6mA). У бактерий помимо 5mC и 6mA имеется еще одна форма метилированных азотистых оснований — N4-метилцитозин (4mC). Однако, как сообщается в новой работе, опубликованной в Nature Communications, у некоторых эукариот также встречается N4-метилцитозин. Авторы исследования показали, что у бделлоидных коловраток отсутствует 5mC из-за утраты соответствующих метилтрансфераз, зато присутствует 4mC.

Анализируя геном бделлоидной коловратки Adineta vaga, авторы исследования обнаружили в нем ген, кодирующий метилтрансферазу бактериального происхождения. Ее ортологи выявили у представителей всех основных семейств класса Bdelloidea, причем последовательности этих генов были приобретены 40–60 миллионов лет назад. В то же время у коловраток сестринского класса Monogononta и других эукариот такие метилтрансферазы обнаружены не были. У бделлоидных коловраток отсутствуют гены Dnmt1 и Dnmt3, кодирующие метилтрансферазы, ответственные за внесение типичных эукариотических меток 5mC.

Чтобы выявить метки 4mC в геноме коловратки A. vaga, авторы работы выделили геномную ДНК из особей референсного лабораторного штамма и диких коловраток того же вида, после чего произвели иммуноблоттинг с помощью антител к 4mC и 6mA. Оказалось, что в геноме A. vaga присутствуют обе метки. Наличие в геноме A. vaga модифицированного цитозина было подтверждено с помощью обработки эндонуклеазой McrBC, которая распознает сайты, содержащие любые формы модифицированного цитозина.

Ученые также проанализировали распределение меток 4mC и 6mA у A. vaga на уровне всего генома с помощью метода, известного как DIP-seq (DNA immunoprecipitation followed by sequencing), в ходе которого провели иммунопреципитацию и секвенирование фрагментов ДНК, содержащих 4mC или 6mA. Обе метки широко распространены по всему геному бделлоидных коловраток, однако модификация 4mC чаще встречалась вблизи мобильных элементов, чем 6mA. Дополнительный анализ показал, что 4mC в целом чаще встречалась в районе мобильных элементов, чем можно было бы ожидать при равномерном распределении.

Чтобы подтвердить, что за внесение 4mC у коловраток отвечает аннотированная метилтрансфераза бактериального происхождения, авторы амплифицировали ее последовательность с помощью ПЦР из тотальной кДНК, после чего интегрировали в экспрессионный вектор и наработали в клетках кишечной палочки. Далее метилтрансферазная активность фермента была подтверждена in vitro.