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L'empreinte phylogénétique appelée de technique indique le système neuf de règlement de gène

En comparant 140 ont ordonnancé les génomes bactériens, les chercheurs ont découvert un système pour les gènes de réglementation essentiels à la réplication bactérienne - et ils l'ont faite seulement par des frappes d'ordinateur et des claquements de souris.

Mikhail Gelfand, un chercheur international de recherches de Howard Hughes Medical Institute à l'institut pour les problèmes de boîte de vitesses de l'information (IITP) à Moscou, et son boursier post-doctoral, Dmitry Rodionov, génomique comparative utilisée pour recenser un système neuf de facteur de transcription dans les bactéries qui réprime l'expression des gènes impliqués dans la réplication de l'ADN. Ils ont balayé des séquences du gène et des protéomes de plusieurs groupes taxonomiques de bactéries, recensant non seulement une séquence fortement économisée de signe, mais également le facteur de réglementation de transcription qui le bondissent, la nature de répresseur du signe, et d'autres gènes ont également réglé par ce système.

« Nous avons fourni une description très détaillée d'un système juste en faisant seule la bio-informatique, » dit Gelfand, directeur de la recherche de l'IITP et du centre de formation de la bio-informatique. « C'est une épreuve de principe que vous pouvez aller un chemin très long par génomique comparative maintenant. » Leurs découvertes seront publiées dans la question de juillet des tendances en génétique, avec la publication tôt maintenant en ligne. Gelfand présente le travail le 24 juin 2005, à la rencontre annuelle des chercheurs internationaux de recherches de HHMI dans Mérida, le Mexique.

Gelfand et Rodionov ont commencé leur recherche utilisant une empreinte phylogénétique appelée de technique pour observer les séquences d'ADN en amont d'un groupe de gènes qui codent pour des enzymes de réductase de ribonucléotide. Ces enzymes convertissent les synthons de ribonucléotide d'ARN en deoxyribonucleotides employés pour établir l'ADN. Cette conversion est critique pour reproduire le génome entier d'une bactérie avant qu'elle se divise pour se reproduire.

La recherche a indiqué une séquence palindromique économisée se produisant d'amont de beaucoup de gènes de réductase de ribonucléotide (Nrd). Un palindrome génétique est une séquence des nucléotides sur un brin d'ADN qui affiche les mêmes que la séquence sur la boucle opposée, seulement en arrière - un trait commun des séquences d'ADN qui sont identifiées par les molécules de réglementation. Ils ont montré la séquence le NrdR-cadre.

Puisque le signe a été trouvé à tant de divers groupes de bactéries, les chercheurs ont pensé qu'il pourrait représenter un mécanisme de régulation universel. La prochaine question était si le signe était introduisant ou réprimant l'expression des gènes de Nrd.

L'équipe a observé que leur signe a toujours superposé avec le signe de promoteur, la région de l'ADN priée pour l'amorçage de la conversion du gène en protéine. Les molécules qui introduisent la transcription décèlent et grippent à cette séquence, qui se trouve juste en dehors de du gène. Les signes de répresseur fonctionnent couramment à côté de permettre à d'autres protéines de gripper sur la séquence de promoteur et de bloquer matériel des promoteurs. Par conséquent, le duo a prévu que le NrdR-cadre a fonctionné comme séquence de répresseur.

Ensuite, les chercheurs ont recensé la protéine de facteur de transcription qui grippe dans le NrdR-cadre. Pour faire ceci, ils avaient l'habitude une approche de bio-informatique qu'ils appellent le profilage phylogénétique, compilant une liste de génomes qui ont clairement contenu le NrdR-cadre et ceux qui clairement ne l'ont pas eu. Alors ils ont recherché les protéomes de 63 substances de bactéries, recherchant les protéines qui ont strictement suivi la même configuration actuel-ou-absente que le NrdR-cadre. Seulement un boîtier de protéine a apparié la configuration, et il a représenté une famille des protéines qui ont partagé des traits des facteurs de transcription.

Pour renforcer la prévision que ces protéines étaient les facteurs de transcription qui grippent le NrdR-cadre, l'équipe avait l'habitude un autre groupement de position appelé d'outil génomique comparatif. Le groupement de position tire profit du fait que les séquences du gène fonctionellement relatives (telles que les gènes pour Nrd et son facteur de transcription) habitent fréquemment le même « voisinage » du chromosome.

« Si vous examinez en un génome, beaucoup de gènes seront des voisins par coïncidence, » Gelfand ont noté. « Mais si deux gènes sont des voisins en beaucoup de divers génomes, alors ils sont susceptibles d'être associés. » En effet, les gènes de Nrd et la transcription factorisent des gènes groupés ensemble, fournissant la preuve complémentaire que l'illustration de réglementation dessinée par l'équipe était correcte.

Les chercheurs israéliens simultanément montrés par l'entremise de « mouillent » des expériences de biologie dans des bactéries de streptomyces qu'un facteur de transcription de cette famille réprime l'expression du gène de Nrd dans la cellule bactérienne vivante, confirmant les prévisions des chercheurs russes. Confiant qu'ils avaient recensés un répresseur neuf des gènes bactériens, du Gelfand et du Rodionov a recherché des génomes d'autres sites en amont où le NrdR-cadre s'est produit. Ils ont constaté qu'il règle d'autres gènes liés à la réplication de l'ADN, telle que les enzymes qui coupent, collent, et démêlent l'ADN neuf comme il est synthétisé, et les enzymes qui sont impliquées en réutilisant des synthons de nucléotide.

Bien que le travail n'ait pas l'application directe à la médecine humaine, Gelfand a précisé que beaucoup d'antibiotiques fonctionnent à côté d'attaquer le procédé de la réplication de l'ADN bactérienne. Tellement, dit-il, ce travail a recensé les objectifs potentiels pour concevoir les médicaments antibiotiques neufs. Mais d'une manière primordiale, le travail montre comment des découvertes moléculaires des pouvoirs réglementaires entiers peuvent être effectuées par l'analyse attentive des génomes--sans soulever jamais une pipette, il a dit.

« Il y a 100 enzymes fonctionnant au faisceau du métabolisme bactérien pour lequel les gènes sont encore inconnus, » a dit Gelfand. Utilisant les outils multiples de bio-informatique peut découvrir les systèmes de cellules qui pourraient avoir échappé au dépistage expérimental, il a proposé. « En comparant des centaines de génomes, vous pouvez voir les configurations qui ne sont pas vues en les regardant juste quelques. »