Сложность белка ограничивает горизонтальный перенос генов

Горизонтальный перенос генов (HGT) — это обмен генетическим материалом между неродственными организмами, играющий ключевую роль в эволюции бактерий и архей. Новое исследование в Genome Biology and Evolution выявило факторы, влияющие на успешность переноса отдельных генов.

Учёные из Университета Северной Каролины под руководством Кристины Бёрч и Корбина Джонса проанализировали данные по переносу генов 70 бактерий и 4 архей в Escherichia coli. Они использовали данные старых библиотек для секвенирования, где покрытие чтениями (sequencing coverage) служило показателем "клонируемости" или переносимости гена.

Ключевые выводы:

• На переносимость гена влияют расхождение его последовательности с генами реципиента (E. coli) и связность (connectivity) кодируемого белка (количество его партнёров по взаимодействию).
• Обнаружено значимое взаимодействие между этими факторами: чем больше расхождение и чем выше связность белка, тем труднее гену успешно перенестись.
• Это взаимодействие поддерживает "Гипотезу сложности" (Complexity Hypothesis), согласно которой неудача HGT часто вызвана неспособностью вновь перенесённого белка правильно взаимодействовать с белковыми комплексами реципиента. "Гипотеза баланса" (Balance Hypothesis), связанная с нарушением регуляции экспрессии, не получила поддержки, так как на неё не должно влиять расхождение последовательностей.

Важный методологический вклад — разработка конкретного статистического теста для проверки "Гипотезы сложности", которая ранее описывалась лишь словесно.

Ограничения и будущие направления:

• Исследование рассматривало гены, перенесённые на плазмидах, а не интегрированные в хромосому.
• Анализ был ограничен генами, уже присутствующими в геноме E. coli. Механизмы переноса совершенно новых ("акцессорных") генов требуют отдельного изучения.
• Учёные планируют использовать эксперименты по микробной эволюции для изучения последствий интеграции перенесённых генов в геном реципиента.