Chlorella variabilis nc64aゲノムは、光系症、ウイルスとの共進化、および不可解な性別への適応を明らかにしています

Chlorella variabilis NC64A、単細胞光合成緑の藻類（Trebouxiophyceae）は、パラメシウムブルサリアの細胞内写真とウイルス/藻類の相互作用を研究するためのモデルシステムです。46 MBの核ゲノムを配列決定し、共生への適応に関与した可能性のあるタンパク質ファミリーの拡大を明らかにしました。NC64Aは、グローバルな発現レベル、平均イントロンサイズ、およびコドン使用バイアスと相関するゲノム全体でGC含有量の変動を示します。クロレラ種は無性および非運動性であると想定されていますが、NC64Aゲノムはすべての既知の減数分裂特異的タンパク質と鞭毛に見られるタンパク質のサブセットをコードしています。クロレラは、性的生殖に関与する可能性のある鞭毛由来の構造を保持している可能性があると仮定します。さらに、クロロフィテ藻類における植物ホルモン経路の調査では、ホルモン生合成とシグナル伝達に関与するシロイヌナズナの藻類オルソログの藻類オルソログが同定され、陸上植物の進化の前にこれらの機能が確立されたことを示唆しています。クロレラがキチン性細胞壁を生成する能力は、藻類ウイルス、原核生物、または真菌からの水平遺伝子移動による代謝遺伝子の捕獲に起因する可能性が高いことを示しています。NC64Aゲノムの分析は、ウイルスとのゲノム相互作用や真核生物間の共生を含む、緑色の系統の進化の理解を大幅に進歩させます。

Chlorella variabilis NC64A, a unicellular photosynthetic green alga (Trebouxiophyceae), is an intracellular photobiont of Paramecium bursaria and a model system for studying virus/algal interactions. We sequenced its 46-Mb nuclear genome, revealing an expansion of protein families that could have participated in adaptation to symbiosis. NC64A exhibits variations in GC content across its genome that correlate with global expression level, average intron size, and codon usage bias. Although Chlorella species have been assumed to be asexual and nonmotile, the NC64A genome encodes all the known meiosis-specific proteins and a subset of proteins found in flagella. We hypothesize that Chlorella might have retained a flagella-derived structure that could be involved in sexual reproduction. Furthermore, a survey of phytohormone pathways in chlorophyte algae identified algal orthologs of Arabidopsis thaliana genes involved in hormone biosynthesis and signaling, suggesting that these functions were established prior to the evolution of land plants. We show that the ability of Chlorella to produce chitinous cell walls likely resulted from the capture of metabolic genes by horizontal gene transfer from algal viruses, prokaryotes, or fungi. Analysis of the NC64A genome substantially advances our understanding of the green lineage evolution, including the genomic interplay with viruses and symbiosis between eukaryotes.