通过比较140个已测序的细菌基因组,研究人员发现了一个调节对细菌复制至关重要的基因的系统。该发现于2005年6月24日在霍华德·休斯医学研究所(HHMI)国际研究学者年会上公布,并将发表于7月的《遗传学趋势》(Trends in Genetics)杂志。
霍华德·休斯医学研究所在莫斯科的国际访问学者Mikhail Gelfand教授及其博士后Dmitry Rodionov博士,利用比较基因组学方法在细菌中确定出一种新的转录因子系统,该系统能抑制与DNA复制相关的基因表达。
他们分析了多个细菌类群的基因序列和蛋白质组,不仅确定了一个高度保守的信号序列,还发现了与之相连的调节性转录因子、该信号的抑制本质以及其他受该系统调节的基因。
通过单独使用生物信息学方法,研究人员对该系统进行了详细描述。Gelfand和Rodionov利用一种称为系统发育足迹(phylogenetic footprinting)的技术,研究了一组编码核糖核苷酸还原酶(ribonucleotide reductase)的基因上游的DNA序列。这些酶将RNA的核苷酸转化为构建DNA所需的脱氧核苷酸,这一转化对于细菌在分裂前复制整个基因组至关重要。
研究人员发现了一个出现在许多核糖核苷酸还原酶(Nrd)基因上游的保守回文序列。由于这些信号在多种细菌中存在,他们推测这可能代表一种通用的调节机制。研究组观察到这些信号往往与启动子信号重叠,且促进转录的分子能识别并结合该序列。
接着,研究人员确定了与NrdR-box结合的转录因子蛋白。他们搜索了63种细菌的蛋白质组,寻找与NrdR-box“存在-缺失”模式严格一致的蛋白质。结果发现只有一个蛋白质簇符合该模式,且它代表了一个具有转录因子特征的蛋白质家族。