Новый эволюционный подход для выявления функционально взаимодействующих белков

Исследователи из Университета Вандербильта, Тель-Авивского университета и Университета Висконсин-Мэдисон измерили коэволюцию пар генов, общих для дрожжей-сахаромицетов, чтобы идентифицировать гены, участвующие в одних и тех же клеточных или молекулярных функциях.

Результаты этой работы могут фундаментально изменить подход к поиску генов со схожими функциями.

"В этом проекте мы изучили почти 3 миллиона пар генов и выявили случаи, когда пары генов имели убедительные свидетельства коэволюции. Это позволило нам построить сетевую диаграмму, отражающую клеточную и геномную структуру и функцию", — сказал Джейкоб Стинвик.

Проект показывает, что эволюционная история генов даёт сходные с генетическими исследованиями на модельных организмах результаты. Это крайне важное открытие, поскольку эволюционный анализ часто требует значительно меньше усилий и ресурсов.

Работа стала возможной благодаря новому программному обеспечению PhyKIT, соразработанному Стинвиком, и геномным данным сотен геномов. PhyKIT — это новый способ использовать эволюционную историю генов для понимания того, как белки взаимодействуют внутри клетки. Целевой группой организмов выступили дрожжи-сахаромицеты, микроскопические грибы, для которых доступно множество эволюционных и генетических данных.

"Эта публикация — первый крупный проект, который в значительной степени опирался на разработанное мной программное обеспечение. В частности, я использовал PhyKIT, широко применимый инструментарий для анализа и обработки множественных выравниваний последовательностей и филогений", — отметил Стинвик.

Другим интересным результатом стало то, что коэволюцию генов определяет их функция, а не расположение в хромосоме. По мнению авторов, геномы, возможно, лучше рассматривать как обширно связанные группы генов.

"Наш проект закладывает основу для изучения сетей коэволюции генов у новых модельных организмов, линий с меньшим объёмом функциональных данных или линий, которые ещё не поддаются генетическому анализу", — добавил Стинвик.

Статья "An orthologous gene coevolution network provides insight into eukaryotic cellular and genomic structure and function" была опубликована в журнале Science Advances 4 мая.