Reversible gene silencing through frameshift indels and frameshift scars provide adaptive plasticity for Mycobacterium tuberculosis.
Reversible gene silencing through frameshift indels and frameshift scars provide adaptive plasticity for Mycobacterium tuberculosis.
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DOI：
10.1038/s41467-021-25055-y
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发表时间：
2021-08-04
影响因子：
16.6
通讯作者：
Alland D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gupta A;Alland D
结核分枝杆菌可以通过非遗传机制适应不断变化的环境。移码插入和缺失（indel）也可能通过基因破坏参与适应，这可以通过二次引入恢复框架的indel来逆转。我们提出ScarTrek，一个程序，扫描基因组数据的插入缺失，包括那些一起破坏和恢复基因的阅读框架，产生“移码疤痕”暗示可逆的基因失活。我们使用ScarTrek分析了5977例临床M。结核病分离株。我们发现，插入缺失频率与基因组语言的复杂性呈负相关，并随基因的位置和基因的重要性。使用ScarTrek，我们在48个基因中检测到74个独特的移码疤痕，独特疤痕事件的人群水平发生率为3.74%。我们在ESX-1基因簇中发现了多个疤痕。六个伤疤显示了趋同进化的证据，而其余伤疤则有共同的祖先。我们的研究结果表明，顺序indel是一种机制，可逆的基因沉默和适应M。结核细菌通过移码插入和缺失（indels）的适应可以通过二次引入恢复框架的indel来逆转。在这里，作者开发了ScarTrek，一个扫描不同indel基因组数据的程序，并分析了5977例临床M。结核分离株的插入缺失频率。
Mycobacterium tuberculosis can adapt to changing environments by non-heritable mechanisms. Frame-shifting insertions and deletions (indels) may also participate in adaptation through gene disruption, which could be reversed by secondary introduction of a frame-restoring indel. We present ScarTrek, a program that scans genomic data for indels, including those that together disrupt and restore a gene’s reading frame, producing “frame-shift scars” suggestive of reversible gene inactivation. We use ScarTrek to analyze 5977 clinical M. tuberculosis isolates. We show that indel frequency inversely correlates with genomic linguistic complexity and varies with gene-position and gene-essentiality. Using ScarTrek, we detect 74 unique frame-shift scars in 48 genes, with a 3.74% population-level incidence of unique scar events. We find multiple scars in the ESX-1 gene cluster. Six scars show evidence of convergent evolution while the rest shared a common ancestor. Our results suggest that sequential indels are a mechanism for reversible gene silencing and adaptation in M. tuberculosis. Bacterial adaptation through frame-shifting insertions and deletions (indels) could be reversed by secondary introduction of a frame-restoring indel. Here, the authors develop ScarTrek, a program that scans genomic data for different indels, and analyze 5977 clinical M. tuberculosis isolates for indel frequency.
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影响因子：
48
作者：
Langmead, Ben;Salzberg, Steven L.
通讯作者：
Salzberg, Steven L.
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作者：
DeJesus MA;Gerrick ER;Xu W;Park SW;Long JE;Boutte CC;Rubin EJ;Schnappinger D;Ehrt S;Fortune SM;Sassetti CM;Ioerger TR
通讯作者：
Ioerger TR
DOI：
10.1073/pnas.1524915113
发表时间：
2016-08-16
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作者：
Hood, Rachel D.;Higgins, Sean A.;Savage, David F.
通讯作者：
Savage, David F.
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作者：
Clemmensen, Helena Strand;Knudsen, Niels Peter Hell;Aagaard, Claus
通讯作者：
Aagaard, Claus
使用下一代 DNA 测序数据进行变异发现和基因分型的框架。
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作者：
通讯作者：
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