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基因转移的道路规则用DNA编写

一项新发现表明,细菌转移基因的能力,如与抗生素耐药性相关的基因,受到以前未知的一系列规则的约束,这些规则写在接受者的DNA中。

基因转移的道路规则用DNA编写

梅西自然与数学科学研究所的Heather Hendrickson博士与美国匹兹堡大学的科学家团队一起发现了这一发现,其中包括资深作者Jeffrey Lawrence教授。她说水平基因转移是细菌变化的有力来源,包括有害细菌,可以显着帮助它们生存。

“在自然界中,细菌不断地交换遗传物质,甚至在远亲之间,在一个称为水平基因转移的过程中,遗传物质在不同物种之间转移,”Hendrickson博士说。“从一种细菌捐献给另一种细菌的遗传物质可能带有新的特征,如代谢途径,毒力基因甚至抗生素抗性元素。”

这些“规则”由结构赋予序列(AIMS)控制,其在所有细菌染色体中。研究小组发现,如果AIMS的集合在供体和受体基因组之间很好地匹配,那么可以维持在这些基因组之间移动的DNA。如果它们没有很好地匹配,则相反,实际上建立了“转移规则”。

Henrickson博士说,当谈到水平基因转移时,AIMS有点像血型,用于细菌物种之间的遗传交换。

“AIMS最有可能在密切相关的细菌中相似,但是当涉及到远距离转移事件时,会有一些惊喜。例如,我们的一个发现是某些物种具有使其成为良好的一般供体的序列结构,但非常选择性接受者,有点像O型血型的人。“

重要的是,AIMS很容易在所有细菌染色体中被识别,从而可以预测可能的基因转移途径。

“如果我们能够理解管理这种转移物种的特性,也许在未来我们可以防止我们担心的基因扩散,例如抗生素抗性基因或毒力基因,它们可以让细菌避免像宿主的免疫反应这样的事情,”亨德里克森博士说。

基因转移的路线图

长期合作者劳伦斯教授补充说,“即使是相同细菌物种的菌株也可能共享其共同基因库的少数,反映了水平基因转移的巨大速度。

“尽管大量涌入,细菌可以根据遗传相似性组织成属,家族和更高的分类群。这意味着种间基因转移不是随机的,在更密切相关的细菌之间可能更频繁。缺少的是分子防止远缘相关物种之间猖獗的基因转移的机制,这将破坏这种相似性的等级。我们现在看到AIMS可以阻止这些远距离转移事件,从而构建物种之间基因转移的路线图。

该论文“染色体结构限制细菌中的水平基因转移”发表在PLoS Genetics上。

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