Обнаружен древний генетический сигнал «старт» у бактерий, архей и эукариот

от

Недавно обнаруженный элемент-инициатор «старт» указывает на общий регуляторный синтаксис, контролирующий начало транскрипции у бактерий, архей и эукариот.

ДНК часто называют языком жизни. С помощью всего четырёх нуклеотидов — A, T, G и C — геномы кодируют тысячи генов вместе с регуляторными элементами, которые управляют тем, когда и как эти гены экспрессируются. Расшифровка информации, заложенной в ДНК, не только проливает свет на происхождение жизни, но и показывает, как организмы адаптируются к изменяющимся условиям окружающей среды, а также даёт знания, необходимые для синтетической биологии и прогнозирования будущих эволюционных траекторий.

Последовательности генов следуют точным и универсальным правилам кодирования белков, поэтому их идентификация в геномах стала относительно простой. В отличие от этого, регуляторные элементы гораздо более вариативны по длине и составу последовательностей, что затрудняет их распознавание. Благодаря мощным моделям, таким как AlphaFold, которые изменили наши возможности в предсказании структуры и функции белков, сейчас в области наук о жизни активно разрабатываются вычислительные инструменты, способные предсказывать и проектировать регуляторные элементы.

Среди различных регуляторных элементов особое внимание привлекают промоторы, поскольку они контролируют начало транскрипции — первый шаг в экспрессии генов. Чтобы расшифровать правила, заложенные в последовательностях промоторов, лаборатория профессора Дэвида Чоу из Национального тайваньского университета применила высокопроизводительные методы для создания более чем 16 миллионов вариантов промоторов и измерения их уровней экспрессии в E. coli.

Полученный набор данных был использован для обучения вычислительной модели, которую затем команда применила для анализа геномов 49 филогенетически различных видов в области бактерий. Работа [опубликована](https://academic.oup.com/nar/article/doi/10.1093/nar/gkaf1310/8340986) в журнале Nucleic Acids Research.

Этот подход в системной биологии выявил сохранение архитектуры бактериальных промоторов в масштабе домена с двумя основными выводами:

* Примечательно, что недавно идентифицированный бактериальный стартовый элемент очень похож на элемент-«инициатор», используемый археями и эукариотами для определения сайтов начала транскрипции. Это междоменное сходство предполагает, что последний универсальный общий предок, возможно, уже использовал промоторную архитектуру, очень похожую на ту, что наблюдается сегодня, предоставляя новые ключи к разгадке древнего происхождения регуляции генов на Земле.

«Эти результаты меняют наше понимание эволюции промоторов и закладывают основу для разработки и вычислительного выявления регуляторных элементов в разнообразных геномах бактерий», — сказал профессор Чоу.

Предоставлено Национальным тайваньским университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте