Обнаружен экстремальный мутационный хотспот в бактериях, где высокая частота мутаций связана с транскрипционной активацией

Новое исследование, опубликованное в PLOS Genetics, выявило экстремальный мутационный хотспот в геноме Pseudomonas fluorescens. Это даёт беспрецедентное представление о связи между регуляцией генов и частотой мутаций. Результаты могут иметь широкие последствия для понимания эволюции, адаптации бактерий и устойчивости к антибиотикам.

Исследование, проведённое Эндрю Д. Фарром, Кристиной Василиу, Питером А. Линдом и Полом Б. Рейни, показало, что мутации в промоторной области гена rpoS происходят с поразительной частотой — примерно в 5 000 раз выше ожидаемой. Мутация наблюдалась в множестве независимых бактериальных популяций, предсказуемо возникая в 137 из 153 повторных культур.

Эта мутация напрямую связана с транскрипционной активностью: чем активнее промотор, тем чаще в нём появляются мутации. В экспериментах, где блокировали транскрипционную активацию, частота мутаций падала почти в 60 раз, что демонстрирует чёткую причинно-следственную связь между экспрессией гена и мутагенезом.

«Наши выводы подчёркивают неожиданную связь между регуляцией генов и частотой мутаций, предполагая, что определённые области генома могут быть более подвержены мутационным изменениям», — сказал ведущий автор исследования Эндрю Фарр.

Последствия для эволюции и устойчивости к антибиотикам

Мутации являются основой эволюционных изменений, движущей силой появления новых признаков, видов и, в некоторых случаях, устойчивости к антибиотикам. Это исследование предоставляет убедительные доказательства того, что транскрипционная активация может локально увеличивать частоту мутаций, потенциально влияя на эволюцию бактериального генома и развитие антибиотикорезистентности.

Обнаружив механизм, посредством которого активность гена сама влияет на частоту мутаций, эта работа бросает вызов традиционным взглядам на мутагенез и открывает новые пути для изучения эволюции генома у бактерий и не только. Понимание молекулярной основы этих хотспотов может помочь предсказать, где и как мутации могут возникать у других видов микробов, предлагая новые стратегии для смягчения адаптации бактерий к давлению среды, включая антибиотики.