_ Cercetătorii dezvăluie o trăsătură ascunsă în Genomul Mycobacterium care guvernează adaptarea la stres

Un nou studiu, condus de Qingyun Liu, Ph.D., profesor asistent la Departamentul de Genetică, a descoperit o caracteristică genetică cunoscută sub numele de „plasticitate transcripțională”, care joacă un rol esențial. rol în guvernarea răspunsului transcripțional al micobacteriilor la condiții stresante.

Celulele bacteriene trebuie să moduleze rapid expresia genelor lor pentru a face față schimbărilor bruște din mediul extern. Cu toate acestea, măsura în care anumite gene își pot modifica expresia ca răspuns la schimbările de mediu, spre deosebire de menținerea nivelurilor stabile de expresie, ia nedumerit de multă vreme pe oamenii de știință. Înțelegerea modului în care bacteriile reglează aceste procese transcripționale disparate și a caracteristicilor genetice care le stau la baza a rămas o provocare.

Într-o colaborare cu cercetătorii de la UNC-Chapel Hill, Harvard și Universitatea Fudan, cercetătorul principal Qingyun Liu, Ph.D. .D., și-a propus să dezlege factorii complecși care guvernează răspunsul transcripțional în Mycobacterium tuberculosis (Mtb), patogenul bacterian responsabil de tuberculoză, care rămâne principala cauză de deces din cauza unui singur agent infecțios, cu peste 10,6 milioane de cazuri noi. și 1,6 milioane de decese în fiecare an.

Studiul lor, intitulat „Plasticitatea transcripțională codificată genetic stă la baza adaptării la stres în Mycobacterium tuberculosis”, a fost publicat în revista Nature Communications.

Cercetătorii au analizat un set de date cuprinzător care cuprinde 894 de mostre de ARN-Seq derivate din 73 de condiții distincte, care au fost generate în studii anterioare și organizate de cercetători în scopuri de meta-analiză.

Cercetătorii au interogat plasticitatea transcripțională (TP) a fiecărei gene. de Mtb, servind ca un proxy pentru variabilitatea expresiei genelor ca răspuns la schimbările de mediu. Analiza lor a dezvăluit o variație semnificativă a TP între genele Mtb, corelând cu funcția și esențialitatea genei. Mai mult, ei au descoperit că caracteristicile genetice critice, cum ar fi lungimea genei, conținutul de GC și dimensiunea operonului, impun în mod independent constrângeri asupra TP, extinzându-se dincolo de trans-reglare.

De exemplu, genele cu lungimi mai scurte au prezentat în general mai mari. TP comparativ cu cele cu lungimi mai mari. În plus, genele cu cele mai scăzute profiluri de TP au fost concentrate într-un grup cu conținut de GC aliniat îndeaproape cu nivelul mediu la nivelul genomului (65%).

Liu a spus: „Aceste caracteristici, anterior nu erau legate de reglarea transcripțională. în micobacterii, sunt acum recunoscuți ca factori pe care Mtb a evoluat pentru a modela TP-ul genelor sale.”

Procurând caracteristicile genetice identificate ca contribuind la TP, cercetătorii au reușit să prezică parțial nivelurile de TP ale genelor Mtb. folosind un model de învățare automată. Cu toate acestea, Liu a subliniat că, deși acest model este promițător, nu este încă perfect în prezicerea nivelurilor de TP. Acest lucru sugerează că pot exista încă factori neidentificați care influențează TP care să justifice investigații suplimentare.

Prin extinderea analizei lor pentru a include alte două specii de micobacterii, și anume M. smegmatis și M. abscessus, cercetătorii au demonstrat o conservare izbitoare a peisajul TP în diferite specii de micobacterii, implicând o semnificație evolutivă a TP ca strategie adaptativă conservată în rândul micobacteriilor.

Cercetătorii au subliniat că TP poate servi acum ca un supliment util pentru esențialitatea și vulnerabilitatea genelor pentru înțelegerea bacteriilor. procese fiziologice. Aceste informații pot ajuta la prioritizarea candidaților genelor care pot fi vizate în scopuri de medicamente sau disecție mecanică.

În plus, cercetătorii au arătat că TP poate funcționa ca un factor de referință pentru studii transcripționale viitoare, ajutând la identificarea genelor exprimate diferențial. Acest lucru subliniază implicațiile mai largi ale TP în progresul înțelegerii noastre despre reglarea genelor bacteriene și mecanismele de adaptare.

(Fluierul)