每個生物體的細胞都有完整的DNA拷貝，它在染色體中緊密凝聚。每當細胞需要執(zhí)行功能時，它就會激活打開或關閉DNA中不同區(qū)域的基因。就像遵循連續(xù)頁面的說明書一樣，更容易激活兩個更接近的基因來完成一個功能。

到目前為止，研究人員對真核生物的基因組如何根據(jù)其功能組織基因組知之甚少知之甚少，即它們是否在物理上接近或不接近。先前的努力已經(jīng)研究了基因簇與次級代謝之間的聯(lián)系。

在今天發(fā)表在“ 自然微生物學”雜志上的一項研究中，由ICREA教授ToniGabaldón領導的巴塞羅那基因組調(diào)控中心(CRG)的研究人員揭示了這種初級代謝分選過程。他們選擇研究真菌是因為它們具有較小的基因組，并且比其他真核生物如植物或動物更容易測序。

“如果特定生物過程的基因在染色體中彼此靠近放置，它們可以以更協(xié)調(diào)和有效的方式相互協(xié)調(diào)，”Gabaldón說。

科學家開發(fā)了一種算法，能夠根據(jù)不同物種的進化歷史識別不同物種基因組中彼此接近的基因，即查找它們是否是不同物種真菌中的保守簇，與它們的功能無關。他們預測了基因組中超過11000個分組基因家族。在分析的300個基因組中，他們發(fā)現(xiàn)第三個是保守組的一部分。

“自然選擇意味著一些基因彼此接近以實現(xiàn)功能相關性。它們的組織方式不是隨機機會 - 它們之所以被選中，是因為它使調(diào)節(jié)基因更容易。我們發(fā)現(xiàn)它很常見，它影響了Gabaldón說，這是基因組的重要組成部分。“選擇性力量有利于基因構(gòu)象，允許更少的能源投資和改進的監(jiān)管程序，”他補充說。

先前對與次級代謝相關的基因組的研究發(fā)現(xiàn)，他們有一種開關，一種轉(zhuǎn)錄因子，可以打開和關閉它們。其他觀察結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，這些基因組在一個物種中從一個物種傳遞到另一個物種，稱為水平轉(zhuǎn)移，但沒人知道原因。

CRG科學家現(xiàn)在提供的證據(jù)表明水平轉(zhuǎn)移可能不像以前想象的那么普遍，而且他們最近的研究結(jié)果并不代表基因組整體的作用。他們看到由相同基因組構(gòu)成的聚類獨立出現(xiàn)兩次，與平行的遙遠譜系相似。

當然，基因組具有特定的功能。“當你需要精確的時刻，當你最需要共同監(jiān)管的時候。大多數(shù)時候都很活躍的一般功能，不需要這么精確的調(diào)節(jié)，”Marina Marcet-Houben說，該研究的作者。

“現(xiàn)在我們有一系列可供探索的功能。有些可能具有藥物或工業(yè)用途。我們發(fā)現(xiàn)的候選基因會影響到目前為止尚未發(fā)現(xiàn)的許多不同物種。其中許多是有趣的基因，很可能他們編寫了具有應用潛力的功能，“Gabaldón補充道。

該研究的結(jié)果基于公共數(shù)據(jù)庫。出于這個原因，CRG還公布了其對原發(fā)基因的研究結(jié)果。“由于我們從公共領域收集的信息和數(shù)據(jù)，我們希望將這些知識帶回科學界。”