解开DNA甲基化模式可以简化外源DNA导入宿主细胞

DNA甲基化是一种表观遗传机制，涉及向DNA中添加甲基，调节基因表达，允许细胞区分天然DNA和外来的“外来”DNA，并在复制过程中标记旧的DNA链。甲基化由称为甲基转移酶的一组酶催化，其以特定模式策略性地用甲基基团修饰DNA。

外源DNA无法隐藏

甲基化模式有助于细胞识别被认为与其DNA相关的DNA。当科学家们积极选择将外源DNA插入宿主生物体时，这可能会有问题。例如，在生物药物的开发中，宿主细胞(通常是细菌或酵母)通常用作“工厂”以产生其不会天然合成的分子或化合物，例如药物。

在许多情况下，宿主细胞将拒绝插入的DNA并将其破坏，因为DNA上的甲基化模式突出了它是外来的事实。

因此，研究人员有必要准确了解哪些甲基转移酶产生特定的甲基化模式，正如DTU Biosustain的TorbjørnØlshøjJensen所说：“有了这些知识，你可以用人工甲基化组建模型生物，模仿你想要的菌株的甲基化模式。通过这种方式你可以确保引入DNA的“生存”。“

他继续说道：“在除大肠杆菌之外的其他细菌中，你经常需要做大量的试验和错误来解决DNA变换，但这还不够好。你需要知识和工具。有了这个，你就有了系统的解决问题的合理方法。“

创建酶 - 基序偶联的“库”

研究人员创造了含有一种甲基转移酶和“盒”的质粒，这些质粒可以保存某些DNA模式的多个拷贝，称为基序。这些基序是甲基转移酶的靶标，因此通过将两者结合在一起，质粒表达的甲基转移酶以特定方式标记DNA，并且显示酶的甲基化模式。

研究小组对所有甲基转移酶重复此过程，并对质粒进行测序以揭示甲基。结果，他们创建了一个特定的酶 - 基序偶联库。

然后科学家们通过分析两种耐温细菌M. thermoacetica和A. woodii的基因组，选择验证他们的方法，名为“MetMap”。这些细菌的选择是基于它们对工业应用有很大希望。

这两种细菌总共拥有23个甲基转移酶基因，但仅对12种不同的DNA基序进行了修饰;意思是并非所有的甲基转移酶都是活跃的。研究人员能够将12个基序中的11个与特定的甲基转移酶基因结合起来。

设计具有明确“甲基化组”的宿主

使用这种相对快速的鉴定甲基化模式的方法，科学家们希望设计出具有“明确的甲基化组”的宿主。这将简化外源DNA的引入，因为宿主生物只具有想要的甲基转移酶。作者预计，他们的方法既可用于建立使用更新颖，研究较少的宿主的细胞工厂，也可用于基因表达调控和细胞分化的研究。

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