Геноми бактерій влаштовані за принципом ефективності росту

Дослідження вчених з Дюссельдорфа та Лінчепінга доводить: гени в бактеріальних геномах розміщені не хаотично, а функціонально впорядковано.

Структурована логіка бактеріального геному

Команда біоінформатиків під керівництвом професора доктора Мартіна Лерхера поставила під сумнів традиційне уявлення про випадковий порядок генів у бактеріях. Виявилося, що гени, критично важливі для клітинного росту, зосереджені поблизу початку реплікації ДНК. Така організація дозволяє цим генам частіше зчитуватися під час швидкого росту. “Гени, розташовані ближче до початку реплікації, можуть зчитуватися частіше,” – пояснює провідний автор дослідження, доктор Сяо-Пан Ху.

Процес реплікації у бактерій стартує з фіксованої точки хромосоми, охоплюючи її в обидва боки. Це означає, що деякі гени дублюються раніше за інші. Професор Лерхер додає: “Ці гени особливо важливі для росту клітин, наприклад, продукують рибосомні білки.” Натомість другорядні гени розміщені далі від початку реплікації і активуються пізніше.

Еволюційна доцільність позиціонування генів

Біоінформаційні методи дозволили проаналізувати понад 4400 родин генів у 900 видів бактерій. Виявлено, що структура хромосоми не випадкова, а сформована під дією еволюційного тиску. Гени, розташовані оптимально, забезпечують швидший ріст, що надає перевагу їхнім носіям. “Результати нас дуже здивували. Вони чудово пояснюють важливий аспект еволюції бактерій,” – зазначає доктор Ху.

Такий підхід до аналізу геномів відкриває нові можливості для прикладної біоінженерії. Правильне геномне позиціонування може бути використане при створенні ефективніших синтетичних бактерій. “Це розуміння допоможе у біотехнологічних або медичних застосуваннях,” – прогнозує професор Лерхер.

Отже, структура бактеріального геному — це результат мільйонів років адаптацій, що забезпечують виживання та конкурентну перевагу.