곤충 기생균 Entomophthora muscae와 관련 entomophthoralean 균류의 전이 유전자 매개 유전체 팽창, 숙주 특이성 및 광 동조화에 대한 증거

Core Concepts

Entomophthora muscae와 관련 entomophthoralean 균류의 유전체는 광범위한 Ty3 레트로전이 요소의 활성화로 인해 크게 팽창되었으며, 숙주 특이성과 광 동조화 기작을 보유하고 있다.

Abstract

이 연구는 최근 분리된 실험실 배양 가능한 Entomophthora muscae 균주와 개선된 장거리 염기서열 분석을 활용하여 대부분 완성된 entomophthoralean 균류의 유전체를 확보하였다. E. muscae 유전체 조립체는 1.03 Gb 크기이며, 7,810개의 컨티그로 구성되어 있고 81.3%의 완전한 균류 BUSCO를 포함하고 있다. 다른 entomophthoralean 균류의 전사체 및 유전체 데이터와의 비교 분석을 통해 다음과 같은 새로운 통찰을 제공한다:

E. muscae와 가까운 종들의 유전체는 광범위한 Ty3 레트로전이 요소의 활성화로 인해 크게 팽창되었다. 그러나 이들은 전이 요소에 대한 방어 기작(RNAi)을 보유하고 있다.

E. muscae와 그 가까운 종들은 M16A 펩티다제가 풍부하며, 청색광 센서인 white-collar 1 유전자의 상동체를 가지고 있어 일주기 리듬 유지에 관여할 것으로 추정된다.

E. muscae는 곤충 혈림프의 주요 당성분인 트레할로스를 분해하는 산성 트레할라제가 확장되어 있다.

E. muscae는 기존 유전자 가족의 확장을 통해 진화했으며, 숙주 특이적 생활양식에 부합하는 분비 효소를 보유하고 있다.

E. muscae와 가까운 종들 간의 형태학적 및 분자 데이터 비교 결과, 이 그룹 내에서 종 수준의 분류학적 개정이 필요한 것으로 나타났다.

이 연구는 이해하기 어려운 entomophthoralean 균류의 유전학적 및 분자적 기반을 제공하여 이들의 독특한 생물학을 계속 연구할 수 있는 토대를 마련하였다.

Stats

E. muscae 유전체 크기는 1.03 Gb이며, 7,810개의 컨티그로 구성되어 있다.
E. muscae 유전체에는 81.3%의 완전한 균류 BUSCO가 포함되어 있다.
E. muscae 유전체에는 39,703개의 유전자와 42,657개의 전사체가 예측되었다.
E. muscae 유전체에는 Ty3 레트로전이 요소가 39.1%를 차지하고 있다.
E. muscae 유전체에는 Tc1 mariner DNA 전이 요소가 12%를 차지하고 있다.
E. muscae 유전체에는 L1 장거리 산재 핵 요소(LINE)가 6.3%를 차지하고 있다.

Quotes

"E. muscae와 가까운 종들의 유전체는 광범위한 Ty3 레트로전이 요소의 활성화로 인해 크게 팽창되었다."
"E. muscae와 그 가까운 종들은 M16A 펩티다제가 풍부하며, 청색광 센서인 white-collar 1 유전자의 상동체를 가지고 있어 일주기 리듬 유지에 관여할 것으로 추정된다."
"E. muscae는 곤충 혈림프의 주요 당성분인 트레할로스를 분해하는 산성 트레할라제가 확장되어 있다."

Key Insights Distilled From

Signatures of transposon-mediated genome inflation, host specialization, and photoentrainment in Entomophthora muscae and allied entomophthoralean fungi

by Stajich,J. E... at www.biorxiv.org 09-16-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.13.557621v2

Deeper Inquiries

E. muscae와 다른 entomophthoralean 균류의 유전체 팽창이 이들의 생물학적 특성과 어떤 관련이 있는지 더 자세히 탐구해볼 필요가 있다.

E. muscae와 다른 entomophthoralean 균류의 유전체 팽창은 큰 유전체 크기와 관련이 있을 수 있습니다. 이러한 유전체 팽창은 주로 전이 요소의 증식으로 인한 것으로 보입니다. 특히 Ty3 LTR retrotransposons의 증식이 큰 비중을 차지하고 있습니다. 이러한 전이 요소의 증식은 유전체 크기를 증가시키고, 이들 균류의 유전체를 다른 종류의 균류와 구별 짓는 특징으로 작용할 수 있습니다. 또한, 이러한 전이 요소의 증식은 유전체 안에서 유전자의 배치를 변화시키고, 새로운 기능을 도입할 수 있습니다. 따라서, 유전체 팽창은 이들 균류의 생물학적 특성과 다양성을 형성하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

E. muscae와 다른 entomophthoralean 균류가 전이 요소에 대한 방어 기작을 가지고 있다면, 이들이 어떻게 유전체 팽창을 억제하지 않고 허용하는지 의문이 든다.

전이 요소에 대한 방어 기작을 가진 균류가 유전체 팽창을 억제하지 않고 허용하는 이유는 다양할 수 있습니다. 일반적으로, 전이 요소는 유전체 안에서 증식하고 새로운 변이를 도입할 수 있습니다. 이는 종 내 변이와 다양성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서, 전이 요소에 대한 방어 기작이 있더라도 유전체 팽창이 발생할 수 있습니다. 또한, 유전체 팽창은 종 내 변이와 적응력을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있으며, 새로운 환경 조건에 대한 대처 능력을 향상시킬 수 있습니다.

E. muscae와 다른 entomophthoralean 균류의 일주기 리듬 조절 기작이 숙주 행동 조절에 어떤 영향을 미치는지 탐구해볼 수 있을 것이다.

E. muscae와 다른 entomophthoralean 균류의 일주기 리듬 조절 기작이 숙주 행동 조절에 미치는 영향은 매우 중요할 수 있습니다. 숙주의 행동을 조절하는 데 일주기 리듬이 관여할 경우, 이들 균류가 숙주의 행동을 조절하는 메커니즘을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 특히, 숙주의 행동을 조절하여 균류의 번식과 전파를 촉진하는 방식을 이해함으로써, 이들 균류의 병원성과 생태학적 역할을 더 잘 이해할 수 있을 것입니다. 또한, 일주기 리듬 조절 기작이 숙주의 면역 반응에도 영향을 미칠 수 있으며, 이를 통해 균류와 숙주 사이의 상호 작용을 더 깊이 파악할 수 있을 것입니다.