Nature Microbiology：克氏锥虫全基因组图谱分析

锥体中的基因组织、基因组表达调节和RNA代谢与其他真核生物不同。基因被组织成由链交换区（SSR）分隔的定向基因簇（DGC），其中转录感收敛或发散。DGC被转录为大型多胞体转录单元（PTUs），信使RNA成熟通过拼接的领导者RNA和多腺苷酸化的共转录转接发生。人们普遍认为，转录后调节是基因表达调节的主要模式。然而，最近的报告强调了组蛋白翻译后修饰、组蛋白变异、核球体定位、碱基J和染色质组织对基因表达调节、细胞周期控制和分化的影响。

表观遗传机制对几种原生动物寄生虫的转录调节很重要，包括锥体。最近，据报道，brucei锥虫中变异表面糖蛋白（VSG）的单基因表达需要特定的空间基因组组织，表明基因组结构对锥体基因表达的重要性。锥体表面覆盖着糖蛋白，其组成因物种而异，可能是由于支撑这些基因表达调节的分子机制。T. brucei在其生命周期结束时是细胞外的，依靠VSG的抗原变异来逃避宿主免疫系统。相比之下，具有细胞内和细胞外生命周期阶段的克鲁兹锥虫同时表达数千种略微不同的表面蛋白质，以逃避宿主免疫力。

锥体的基因组被划分为两个大区域，正式称为隔间。在T. cruzi中，核心隔间（呈现锥体动物之间的合成）由保守基因组成，破坏性（合成的丧失）隔间是大多数表面编码基因所在的地方；特别是，破坏性隔间富含编码粘蛋白、粘蛋白相关表面蛋白质和跨亚胺酶的基因。在T. brucei中，编码VSG的基因也位于基因组的特定隔间，该隔间主要位于染色体的极端端（亚端粒）。虽然区域已经划分，但染色质组织在控制T. cruzi非抗原基因表达、一般基因表达和发病机制方面的作用在很大程度上仍然未知。

表面蛋白质的阶段特异性表达对于锥体完成其生命周期至关重要，因此表面蛋白质编码基因需要严格调节。基因组的物理分离将是调节这些基因的有效机制。2023年10月12日发表在Nature Microbiology的文章，假设专门的基因组组织可能会使锥虫中的基因调节机制成为可能。为了验证这一假设，研究人员分析了基因组的空间组织如何在先前定义的基因组分区背景下影响基因表达，并在此报告本文的结果。

研究人员使用染色体构象捕获（Hi-C）绘制了T. cruzi中全基因组染色质相互作用，并表明核心和破坏性区域形成名为C和D的三维染色质隔间。这些染色质隔间在DNA甲基化、核小体定位和染色质相互作用水平上有所不同，影响基因组表达动力学。本文的数据显示，胰蛋白酶体基因组被组织成染色质折叠结构域，转录受到局部染色质结构的影响。

锥体的染色质组织影响基因表达

锥体的基因组组织有一个共同的特性，即基因组被分为一个核心、锥体之间的合成体和一个破坏性或非合成的隔间。破坏性隔间位于非洲锥虫的亚端粒中，而它沿着T. cruzi的基因组广泛分布。在一些情况下，T. cruzi的破坏性隔间几乎包括整个染色体，代表了与T. brucei的相关差异。这种特殊的基因组安排表明对三维染色体组织的影响。

在缺乏增强剂-促进剂调节的情况下，空间染色质构象可以构成调节这些寄生虫基因表达的相关机制。通过分析染色体内部DNA-DNA相互作用的频率，观察到核心和破坏性隔间之间的连接处是染色质相互作用的突出绝缘边界。因此，线性基因组架构（核心和破坏性）在T. cruzi和T. brucei中都有一个三维C和D-对应部分。

原始出处

Díaz-Viraqué, F., Chiribao, M.L., Libisch, M.G. et al. Genome-wide chromatin interaction map for Trypanosoma cruzi. Nat Microbiol 8, 2103–2114 (2023). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01483-y