Ученые выявили древний универсальный «код запуска» генов для всех форм жизни

Команда исследователей из Национального тайваньского университета выявила ранее не описанный элемент ДНК, который играет ключевую роль в инициации транскрипции — начального этапа экспрессии генов.



Этот элемент, получивший название start, продемонстрировал удивительное сходство среди различных форм жизни, что предполагает существование общего регуляторного механизма, унаследованного от последнего общего предка всех живых организмов. Хотя генетический код, отвечающий за образование белков, уже давно изучен, регуляторные элементы ДНК остаются одной из самых сложных тем в молекулярной биологии. В отличие от самих генов, эти элементы не следуют строгим правилам и варьируются по длине и последовательности, что затрудняет понимание того, как ДНК определяет, когда и где активировать гены. Одна из основных задач современной геномики и синтетической биологии заключается в исследовании механизмов этой регуляции.

Под руководством профессора Дэвида Чоу исследовательская группа применила методы высокопроизводительного анализа. Ученые разработали более 16 миллионов промоторов — участков ДНК, несущих ответственность за старт транскрипции — и оценили уровень их экспрессии в клетках Escherichia coli. На основе полученных данных была создана вычислительная модель, которая позволила проанализировать геномы 49 различных видов бактерий.

Результаты показали, что структура бактериальных промоторов гораздо более стабильна, чем считалось ранее. В дополнение к известным элементам —35 и –10, которые были идентифицированы несколько десятилетий назад, исследователи выделили новый элемент start. Он отвечает за определение места начала транскрипции и, как оказалось, по своим свойствам и структуре схож с аналогичными элементами у архей и эукариот, включая человека. Это значительное сходство, по мнению авторов, нельзя считать случайным совпадением. Оно указывает на то, что основные механизмы генетической регуляции могли сложиться давно и сохранились в ходе эволюции на протяжении миллионов лет.

Работа также выявила важные внутренние различия между бактериями. Данные о дискриминаторном элементе, находящемся после –10-области промотора, показали заметные отличия в двух крупных группах бактерий — Terrabacteria и Gracilicutes. Для последней группы этот элемент играет роль в тонкой настройке активности генов в зависимости от скорости роста клеток, тогда как в Terrabacteria такой механизма почти не существует.

Читайте также: