Mitochondria as environments for the nuclear genome in Drosophila: mitonuclear G×G×E.
Mitochondria as environments for the nuclear genome in Drosophila: mitonuclear G×G×E.
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DOI：
10.1093/jhered/esab066
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发表时间：
2022-02-17
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Santiago JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rand DM;Mossman JA;Spierer AN;Santiago JA
线粒体是从属于不同谱系的微生物细胞的联合进化而来的，这些细胞可能是厌氧的。真核生物的进化需要两个基因组的大规模重组，并最终适应有氧环境。今天维持真核生物代谢的营养物质和氧气在线粒体中通过37个线粒体基因和1000多个核基因的协调表达进行处理。这使得线粒体处于维持生命的基因与基因（G×G）和基因与环境（G×E）相互作用的联系中。在这里，我们使用线粒体遗传相互作用的果蝇模型来探索线粒体是核基因组环境的概念，反之亦然。我们构建了线粒体DNA和核染色体的因子组合来测试上位性相互作用（G×G），并将这些线粒体基因型暴露于改变的饮食环境中来检测G×E相互作用。我们使用发育时间和全基因组RNAseq分析来评估mtDNA、核染色体和环境对这些性状（线粒体G×G×E）的相对贡献。我们发现，核转录响应替代线粒体“环境”（G×G）有显着重叠的线粒体基因型的转录响应改变饮食环境。这些分析指向特定的转录因子（例如，巨大），介导这些相互作用，并确定了基因的共表达模块，可能占差异表达基因的重叠。大约20%的转录组包括与G×E基因一致的G×G基因，这表明线粒体相互作用是生物体环境的一部分。
Mitochondria evolved from a union of microbial cells belonging to distinct lineages that were likely anaerobic. The evolution of eukaryotes required a massive reorganization of the 2 genomes and eventual adaptation to aerobic environments. The nutrients and oxygen that sustain eukaryotic metabolism today are processed in mitochondria through coordinated expression of 37 mitochondrial genes and over 1000 nuclear genes. This puts mitochondria at the nexus of gene-by-gene (G×G) and gene-by-environment (G×E) interactions that sustain life. Here we use a Drosophila model of mitonuclear genetic interactions to explore the notion that mitochondria are environments for the nuclear genome, and vice versa. We construct factorial combinations of mtDNA and nuclear chromosomes to test for epistatic interactions (G×G), and expose these mitonuclear genotypes to altered dietary environments to examine G×E interactions. We use development time and genome-wide RNAseq analyses to assess the relative contributions of mtDNA, nuclear chromosomes, and environmental effects on these traits (mitonuclear G×G×E). We show that the nuclear transcriptional response to alternative mitochondrial “environments” (G×G) has significant overlap with the transcriptional response of mitonuclear genotypes to altered dietary environments. These analyses point to specific transcription factors (e.g., giant) that mediated these interactions, and identified coexpressed modules of genes that may account for the overlap in differentially expressed genes. Roughly 20% of the transcriptome includes G×G genes that are concordant with G×E genes, suggesting that mitonuclear interactions are part of an organism’s environment.
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DOI：
10.1093/bioinformatics/btu638
发表时间：
2015-01-15
期刊：
Bioinformatics (Oxford, England)
影响因子：
--
作者：
Anders S;Pyl PT;Huber W
通讯作者：
Huber W
WGCNA：用于加权相关网络分析的 R 包。
影响因子：
3
作者：
Langfelder P;Horvath S
通讯作者：
Horvath S
影响因子：
64.5
作者：
Boyle EA;Li YI;Pritchard JK
通讯作者：
Pritchard JK
DOI：
10.14440/jbm.2016.112
发表时间：
2016-01-01
期刊：
Journal of biological methods
影响因子：
--
作者：
Aw, Wen C;Bajracharya, Rijan;Ballard, J William O
通讯作者：
Ballard, J William O
影响因子：
64.8
作者：
Graveley BR;Brooks AN;Carlson JW;Duff MO;Landolin JM;Yang L;Artieri CG;van Baren MJ;Boley N;Booth BW;Brown JB;Cherbas L;Davis CA;Dobin A;Li R;Lin W;Malone JH;Mattiuzzo NR;Miller D;Sturgill D;Tuch BB;Zaleski C;Zhang D;Blanchette M;Dudoit S;Eads B;Green RE;Hammonds A;Jiang L;Kapranov P;Langton L;Perrimon N;Sandler JE;Wan KH;Willingham A;Zhang Y;Zou Y;Andrews J;Bickel PJ;Brenner SE;Brent MR;Cherbas P;Gingeras TR;Hoskins RA;Kaufman TC;Oliver B;Celniker SE
通讯作者：
Celniker SE