MÁLSTOFA í efna- og lífefnafræði
Seminar – Department of Chemistry

Symbiotic Genomes of Peltigera Lichens: Primary and associate genomes, novel substances, expression, DNA methylation

(Erfðamengi samlífis:  Fléttusveppur og ljósbýlingur, metýlering erfðaefnis, tjáning þess og áður óþekkt efni)
Dr. Ólafur S. Andrésson
Líffræðistofnun Háskólans
Staður (Place)                  Stofa 158, VR-II, Háskóli Íslands
Dagsetning (Date)    Föstudagur 15. april, 2011
Tími (Time)                    12:30

Fyrirlesturinn verður haldinn á ensku  (The talk will be given in English)

Abstract. Peltigera lichens are widespread and the subject of many studies. Genome sequencing of field samples of P. membranacea and P. malacea invites questions about adaptations to the symbiotic habit, functional specializations, evolution and variation, etc.  mRNA sequencing and DNA methylation analysis provide additional insights into these symbioses.

Annotation of the two mitochondrial genomes has now been completed allowing comparison with other ascomycete mitochondria. There is strong conservation of the basic set of genes but there are also genes found occasionally in mitochondrial genomes, i.e. rps3, dpoB and rnpB.

The P. membranacea photosymbiont is common to those Icelandic cyanolichens examined but appears less frequent elsewhere. This Nostoc strain harbours several novel PKS-NRPS gene clusters, and work is in progress to express these clusters in surrogate hosts, and in identifying the predicted products. The lichen metagenomes also include sequences from a variety of bacteria which may be functional in the symbiosis, Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes and Verrucomicrobia being most common.

Over 10.000 different fungal mRNAs have been detected, many of them with different levels of expression in thallus vs. apothecial tissue. 

Bisulfite sequencing of P. membranacea DNA reveals a scene similar to that described in Neurospora crassa where 5-methylcytosine is associated with repeat elements, and the single base resolution of the methylation allows us to identify novel methylation motifs.

Útdráttur

Fléttur af ættkvíslinni Peltigera eru útbreiddar á íslandi og víðar og hafa verið rannsakaðar á ýmsavegu. Við höfum nú raðgreint erfðaefni fléttanna P. membranacea (himnuskóf) og P. malacea (mattaskóf) beint úr náttúrunni. Með þessar upplýsingar í hendi er hægt að leita svara við margvíslegum spurningum varðandi aðlögun að samlífi, sérhæfingu, þróun og breytileika o.s.frv. Viðbótargögn fengin með raðgreiningu á mRNAi og greiningu á metýleringu erfðaefnisins veita enn frekari möguleika.

 Gen hringlaga hvatberalitninga hafa verið skilgreind og þau borin saman við skylda sveppi. Flest genin eru sterklega varðveitt, en nokkur gen eru í hvatberum sumra tegunda en ekki annarra, þ.e genin rps3, dpoB og rnpB.

Ljósbýlingur himnuskófar finnst einnig í öðrum íslenskum blágrænbakteríu-fléttum sem við höfum skoðað, en virðist óalgengur í öðrum löndum. Þessi Nostoc stofn er með nokkrar áður óþekktar PKS-NRPS genaþyrpingar. Verið er að einangra genaþyrpingarnar og reyna að tjá þær í öðrum bakteríum, svo og greina nýjar afurðir, en hægt er að spá fyrir um byggingu þeirra.

 Í erfðamengjablöndu (metagenome) fléttanna eru einnig basaraðir úr margvíslegum bakteríum sem  kunna að gegna hlutverki í samlífinu, t.d. úr ættbálkunum Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes og Verrucomicrobia.

Greinst hafa yfir tíu þúsund mismunandi mRNA úr fléttusveppnum, og mörg þeirra hafa mismunandi tjáningu eftir vefjum, í þali, æxlunarvef eða rætlingum

 Meðhöndlun erfðaefnis með bísúlfíti leyfir greiningu á metýleringu á C í stöðu 5. DNA metýlering  í svepphluta himnuskófar virðist svipuð og lýst hefur verið í asksveppnum Neurospora crassa,  þar sem metýlering er fyrst og fremst í endurteknum röðum svo sem stökklum. Greining á stökum metýleruðum bösum hefur þó leitt í ljós óvenjulega metýleringu á nokkrum stöðum.