加州大学伯克利分校Banfield团队Nat. Commun.：甲烷氧化古菌携带的巨型环状染色体外遗传元件

本文聚焦于加州大学伯克利分校Banfield团队在《Nature Communications》上报道的一类新型环状巨型染色体外遗传元件（ECE）。研究背景是目前对细菌和古菌中染色体外遗传元件（如病毒、质粒）已有较多认知，但古菌携带的巨型ECE（基因组超过200 kb）鲜有发现。研究目的是通过结合PacBio长读长和Illumina短读长测序技术，从湿地和稻田土壤样本中鉴定与厌氧甲烷氧化古菌Methanoperedens相关的环状巨型ECE，并系统分析其基因组结构、复制方式和功能。结论指出，共获得7个完整的环状巨型ECE（最大535 kb），并确认Methanoperedens为其宿主。这些ECE编码与宿主类似的复制机器（如Orc1、PriS、PolB），但缺乏复制解旋酶，可能依赖宿主调控。它们携带大量代谢基因（如参与甲烷、氮、硫代谢）和防御基因（如杂合CRISPR-Cas系统、毒素-抗毒素系统），可能拓展宿主代谢能力并增强防御。基因具有原位转录活性，暗示重要生态功能。研究还发现，巨型ECE通过多次从宿主基因组获取DNA实现扩张，其环状结构和基因特性暗示处于质粒与微型染色体之间的进化连续性。本研究为理解古菌域染色体外遗传元件的多样性和进化提供了新视角。