Учёные обнаружили древний генетический сигнал «старт», общий для бактерий, архей и эукариот

Международная группа исследователей обнаружила ранее неизвестный элемент промотора, который назвали «старт». Он оказался консервативным для всех трёх доменов жизни — бактерий, архей и эукариот, что указывает на общее эволюционное происхождение механизма инициации транскрипции.

Обложка журнала Nucleic Acids Research (Volume 53, Issue 21–22), посвящённая открытию нового элемента промотора «старт». Вместе с известными элементами –35 и –10 он распознаётся РНК-полимеразой для начала транскрипции. Автор: Nucleic Acids Research (2025). DOI: 10.1093/nar/gkaf1310

ДНК часто называют языком жизни. Расшифровка информации, заложенной в регуляторных элементах, которые управляют экспрессией генов, — одна из ключевых задач современной биологии. Лаборатория профессора Дэвида Чоу из Национального университета Тайваня применила методы высокопроизводительного скрининга, создав более 16 миллионов вариантов промоторов и измерив их активность в кишечной палочке (E. coli).

Полученные данные использовали для обучения вычислительной модели, которую затем применили для анализа геномов 49 филогенетически различных видов бактерий. Результаты работы опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Исследование выявило два важных открытия. Во-первых, помимо известных элементов –35 и –10, бактериальные промоторы содержат новый, широко консервативный элемент, определяющий сайт начала транскрипции, который назвали «старт». Во-вторых, был обнаружен значительный дивергенс в последовательности «дискриминатора» (элемента, расположенного сразу после –10) между двумя основными кладами бактерий — Terrabacteria и Gracilicutes, что отражает разницу в их регуляторных механизмах.

Наиболее удивительным оказалось то, что вновь обнаруженный бактериальный элемент «старт» очень похож на «инициаторный» элемент, используемый археями и эукариотами для определения точки начала транскрипции. Это сходство предполагает, что последний универсальный общий предок всех живых организмов, возможно, уже использовал архитектуру промотора, схожую с современной.

«Эти находки меняют наше понимание эволюции промоторов и закладывают основу для конструирования и вычислительного поиска регуляторных элементов в разнообразных бактериальных геномах», — заявил профессор Чоу.

Открытие имеет фундаментальное значение для понимания происхождения жизни и эволюции регуляции генов. Оно также открывает новые возможности для синтетической биологии, где точный контроль над экспрессией генов является ключевым для создания новых биотехнологий.