Comparando 140 genomas sequenciados de bactérias, os pesquisadores descobriram um sistema para regular genes essenciais à replicação bacteriana - e eles fizeram isso apenas por teclas e cliques do mouse do computador.
Mikhail Gelfand, um Howard Hughes Medical Institute erudito internacional de pesquisa no Instituto de Problemas de Transmissão de Informação (IITP) em Moscou, e seu pós-doutorado, Dmitry Rodionov, usado genômica comparativa para identificar um sistema novo fator de transcrição em bactérias que reprime a expressão de genes envolvidos na replicação do DNA. Eles digitalizados seqüências de genes e proteomas de vários grupos taxonômicos de bactérias, identificando não apenas uma seqüência de sinais altamente conservadas, mas também o fator de transcrição reguladoras que limitam-lo, a natureza repressora do sinal, e outros genes também regulada por este sistema.
"Nós fornecemos uma descrição muito detalhada de um sistema de bioinformática apenas fazendo sozinho", diz Gelfand, diretor de pesquisa do IITP e centro de treinamento da bioinformática. "É uma prova de princípio de que você pode ir um longo caminho pela genômica comparativa agora." Suas descobertas serão publicadas na edição de julho da Trends in Genetics, com publicação antecipada agora online. Gelfand está apresentando o trabalho em 24 de junho de 2005, na reunião anual de pesquisa de estudiosos HHMI internacional em Mérida, no México.
Gelfand e Rodionov começou sua busca usando uma técnica chamada filogenética footprinting para rever as seqüências de DNA a montante de um grupo de genes que codificam enzimas ribonucleotídeo redutase. Estas enzimas convertem os blocos de construção ribonucleotídeo de RNA para o desoxirribonucleótidos usado para construir DNA. Esta conversão é fundamental para a duplicação do genoma inteiro de uma bactéria se divide antes de se reproduzir.
A pesquisa revelou uma seqüência conservada palindromic ocorrendo a montante de muitos ribonucleotídeo redutase (Nrd) genes. Um palíndromo genético é uma seqüência de nucleotídeos em uma fita de DNA que lê o mesmo que a seqüência na vertente oposta, apenas para trás - uma característica comum de seqüências de DNA que são reconhecidas por moléculas reguladoras. Eles designados a seqüência do NrdR-box.
Porque o sinal foi encontrado em tantos diversos grupos de bactérias, os pesquisadores pensaram que poderia representar um mecanismo universal de regulamentação. A próxima pergunta era se o sinal estava promovendo ou reprimir a expressão dos genes Nrd.
A equipe observou que os seus sinais sempre sobreposto com o sinal de promotor, a região de DNA necessária para o início da conversão do gene para a proteína. Moléculas que promovem a transcrição reconhecem e se ligam a esta sequência, que fica fora do gene. Repressor sinais comumente de trabalho, permitindo que outras proteínas para ligar no topo da sequência promotora e promotores bloquear fisicamente. Portanto, o duo previu que o NrdR-box funcionava como uma seqüência repressor.
Em seguida, os pesquisadores identificaram a proteína fator de transcrição que se liga ao NrdR-box. Para fazer isso, eles usaram uma abordagem de bioinformática que eles chamam de perfis filogenéticos, compilando uma lista de genomas que claramente contido o NrdR-box e aqueles que claramente não tem. Em seguida, eles vasculharam a proteomas de 63 espécies de bactérias, em busca de proteínas que seguimos estritamente o atual padrão-ou-ausentes mesmo que o NrdR-box. Apenas um aglomerado de proteínas com o padrão, e que representava uma família de proteínas que compartilham traços de fatores de transcrição.