N6-méthyladénosine (6mA) Les modifications de méthylation 6mA régulent l’accumulation de lipides dans Nannochloropsis océanica. Crédit : QIBEBT
Les microalgues, qui contribuent largement à la pollution mondiale photosynthèse et la productivité primaire – servent de cellules châssis prometteuses en biologie synthétique.
Dans une étude publiée dans Communications de l’usinedes chercheurs de l’Institut de Qingdao de bioénergie et de technologie des bioprocédés (QIBEBT) de l’Académie chinoise des sciences ont dévoilé le modèle de distribution et les changements dynamiques dans ADN N6-méthyladénine (6 mA) à une résolution de base unique dans des souches mutantes de type sauvage et perturbées par 6 mA, révélant ainsi son rôle critique dans l’accumulation de lipides, en particulier dans des conditions de forte luminosité.
Nannochloropsis océanica, connue pour sa robustesse et son efficacité en culture en extérieur, offre des avantages tels qu’une croissance rapide, une forte tolérance au dioxyde de carbone, une synthèse lipidique robuste et des acides gras insaturés de haute qualité. Avec une petite taille de génome (~ 30 Mo) et une nature haploïde, il permet une manipulation génétique flexible, y compris l’inactivation de gènes, la surexpression, la suppression de fragments génomiques importants et la recombinaison homologue, avec une efficacité d’édition élevée.
Aperçu du rôle de 6mA dans l’expression des gènes
6mA est une modification importante de la méthylation de l’ADN. Grâce au séquençage en temps réel d’une seule molécule, les chercheurs ont révélé le paysage 6mA du génome entier de Nannochloropsis océanica. Les résultats mettent en évidence l’enrichissement préférentiel de 6mA dans le motif AGGYV, des niveaux élevés dans les transposons et les régions 3′ non traduites, ainsi qu’une association étroite avec la transcription active.
« Nous avons observé une augmentation progressive de 6 mA dans la direction de la transcription du gène, avec un enrichissement spécifique à proximité des donneurs d’épissage et des sites de terminaison de la transcription », a déclaré GONG Yanhai, co-premier auteur de l’étude.
De plus, les gènes hautement exprimés présentent une abondance plus élevée de 6 mA dans le génome que les gènes faiblement exprimés, ce qui suggère une interaction positive entre 6 mA et les facteurs de transcription généraux.
Effets de la modification des niveaux de 6 mA
Pour étudier plus en détail les effets de 6 mA, les chercheurs ont éliminé le gène de la méthyltransférase 6 mA (NO08G00280). Cela a entraîné une modification des modèles de méthylation et des changements dans l’expression de gènes clés associés au cofacteur de molybdène, aux transporteurs de sulfate, à la glycosyl transférase, à la lipase et à la méthionine sulfoxyde réductase, conduisant finalement à une diminution de la biomasse et de la production de pétrole.
À l’inverse, l’inactivation du gène de la déméthylase (NO06G02500) a entraîné une augmentation des niveaux de 6 mA et un ralentissement de la croissance.
« Ces résultats ont non seulement validé des enzymes clés dans la voie de régulation épigénétique, mais ont également mis en lumière le rôle central de 6mA dans l’accumulation de lipides dans Nannochloropsis dans des conditions de forte luminosité », a déclaré le professeur WANG Qintao, co-premier auteur de l’étude.
Potentiel pour les applications industrielles
Ces résultats donnent un aperçu de l’utilisation de modifications épigénétiques du génome pour augmenter l’efficacité de la production de biomasse et de lipides chez les microalgues industrielles. L’étude fait partie de la Nannochloropsis Design & Synthesis Initiative (NanDeSyn), qui implique 26 équipes de recherche de huit pays, coordonnant les efforts visant à faire progresser la recherche en matière de sélection moléculaire et de biologie synthétique sur les microalgues industrielles fixatrices de carbone et productrices de pétrole.
« Grâce à nos efforts de collaboration, nous avons partagé librement des ensembles de données complets comprenant des cartes de modifications épigénétiques 6mA du génome entier, des transcriptomes et des mutants associés dans diverses conditions de culture. Ces ressources précieuses sont désormais accessibles à la communauté scientifique via le site Web NanDeSyn. Notre objectif commun est de faire progresser la recherche industrielle sur les microalgues en favorisant l’échange de ressources génétiques, d’outils génétiques et d’informations génomiques fonctionnelles », a déclaré le professeur XU Jian, auteur correspondant de l’étude.
