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细菌中的战略性基因定位为进化成功提供了见解

本站发布时间:2025-04-21 01:21:20

来自杜塞尔多夫海因里希·海涅大学(HHU)和林雪平大学(瑞典)的生物信息学家已经确定,细菌基因组中的基因是按照有意义的顺序排列的。在《科学》杂志上,他们解释说,这些基因是按功能排列的:如果它们对更快的生长变得越来越重要,它们就位于DNA复制的起点附近。因此,他们的位置会影响他们的活动如何随着增长率而变化

基因是否沿着细菌染色体随机分布,就像从盐罐中散落一样?这一观点被大多数研究人员所持有,现在由HHU计算细胞生物学研究小组负责人Martin Lercher教授领导的一个生物信息学家团队提出了质疑

当细菌复制其遗传物质为细胞分裂做准备时,该过程从细菌染色体上的特定点开始,并沿染色体在两个方向上继续进行

该研究的主要作者、HHU的Xiao Pan Hu博士认为,“在这个过程中,在很短的时间内,靠近复制起点的基因拷贝数比远离复制起点的多。因此,靠近起点的基因可以被更频繁地读取。”

“我们已经确定这些基因对细胞生长特别重要,例如那些其产物组装细菌蛋白质的基因,”该研究的通讯作者Lercher教授补充道。相比之下,生长阶段很少需要的基因通常位于染色体的另一端,在这个过程的后期被复制

研究人员使用生物信息学和数学方法分析了900多种不同细菌物种中4400多个基因家族的位置。他们发现,基因在染色体上的定位一定是进化压力的结果,因为那些由于基因位置最佳而生长特别快的细菌具有进化优势

胡博士继续说道:“我们现在更好地了解了细菌是如何控制它们的基因的。结果真的让我们感到惊讶。它们为细菌进化的一个重要方面提供了很好的解释:正确的基因组定位使今天存在的细菌比其竞争对手更具优势。”关于进一步的潜在应用,勒彻说:“这种理解也有助于设计更有效的合成细菌,例如用于生物技术或医学应用。”

More information: Xiao-Pan Hu et al, Most bacterial gene families are biased toward specific chromosomal positions, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adm9928. www.science.org/doi/10.1126/science.adm9928

Journal information: Science

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