基因轉(zhuǎn)移的道路規(guī)則用DNA編寫
一項新發(fā)現(xiàn)表明,細菌轉(zhuǎn)移基因的能力,如與抗生素耐藥性相關(guān)的基因,受到以前未知的一系列規(guī)則的約束,這些規(guī)則寫在接受者的DNA中。
梅西自然與數(shù)學科學研究所的Heather Hendrickson博士與美國匹茲堡大學的科學家團隊一起發(fā)現(xiàn)了這一發(fā)現(xiàn),其中包括資深作者Jeffrey Lawrence教授。她說水平基因轉(zhuǎn)移是細菌變化的有力來源,包括有害細菌,可以顯著幫助它們生存。
“在自然界中,細菌不斷地交換遺傳物質(zhì),甚至在遠親之間,在一個稱為水平基因轉(zhuǎn)移的過程中,遺傳物質(zhì)在不同物種之間轉(zhuǎn)移,”Hendrickson博士說。“從一種細菌捐獻給另一種細菌的遺傳物質(zhì)可能帶有新的特征,如代謝途徑,毒力基因甚至抗生素抗性元素。”
這些“規(guī)則”由結(jié)構(gòu)賦予序列(AIMS)控制,其在所有細菌染色體中。研究小組發(fā)現(xiàn),如果AIMS的集合在供體和受體基因組之間很好地匹配,那么可以維持在這些基因組之間移動的DNA。如果它們沒有很好地匹配,則相反,實際上建立了“轉(zhuǎn)移規(guī)則”。
Henrickson博士說,當談到水平基因轉(zhuǎn)移時,AIMS有點像血型,用于細菌物種之間的遺傳交換。
“AIMS最有可能在密切相關(guān)的細菌中相似,但是當涉及到遠距離轉(zhuǎn)移事件時,會有一些驚喜。例如,我們的一個發(fā)現(xiàn)是某些物種具有使其成為良好的一般供體的序列結(jié)構(gòu),但非常選擇性接受者,有點像O型血型的人。“
重要的是,AIMS很容易在所有細菌染色體中被識別,從而可以預(yù)測可能的基因轉(zhuǎn)移途徑。
“如果我們能夠理解管理這種轉(zhuǎn)移物種的特性,也許在未來我們可以防止我們擔心的基因擴散,例如抗生素抗性基因或毒力基因,它們可以讓細菌避免像宿主的免疫反應(yīng)這樣的事情,”亨德里克森博士說。
基因轉(zhuǎn)移的路線圖
長期合作者勞倫斯教授補充說,“即使是相同細菌物種的菌株也可能共享其共同基因庫的少數(shù),反映了水平基因轉(zhuǎn)移的巨大速度。
“盡管大量涌入,細菌可以根據(jù)遺傳相似性組織成屬,家族和更高的分類群。這意味著種間基因轉(zhuǎn)移不是隨機的,在更密切相關(guān)的細菌之間可能更頻繁。缺少的是分子防止遠緣相關(guān)物種之間猖獗的基因轉(zhuǎn)移的機制,這將破壞這種相似性的等級。我們現(xiàn)在看到AIMS可以阻止這些遠距離轉(zhuǎn)移事件,從而構(gòu)建物種之間基因轉(zhuǎn)移的路線圖。
該論文“染色體結(jié)構(gòu)限制細菌中的水平基因轉(zhuǎn)移”發(fā)表在PLoS Genetics上。
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