Nova studija, koju je vodio Kingiun Liu, Ph.D., docent na Katedri za genetiku, otkrila je genetsku osobinu poznatu kao „plastičnost transkripcije“, koja igra ključnu ulogu u upravljanju transkripcionim odgovorom mikobakterija na stresne uslove.
Bakterijske ćelije moraju brzo da modulišu ekspresiju svojih gena da bi se izborile sa naglim promenama u spoljašnjem okruženju. Međutim, stepen do kojeg određeni geni mogu da promene svoju ekspresiju kao odgovor na promene u okruženju, za razliku od održavanja stabilnih nivoa ekspresije, dugo je zbunjivao naučnike. Razumevanje kako bakterije regulišu ove različite transkripcione procese i genetske karakteristike koje leže u njihovoj osnovi ostao je izazov.
U saradnji sa istraživačima sa UNC-Chapel Hill, Harvard, i Fudan univerziteta, vodeći istraživač Ph.D. Kingiun Liu, odlučio je da otkrije kompleksne faktore koji upravljaju transkripcionim odgovorom kod Micobacterium tuberculosis (Mtb), bakterijskog patogena odgovornog za tuberkuloza, koja ostaje vodeći uzrok smrti zbog jednog infektivnog agensa, sa više od 10,6 miliona novih slučajeva i 1,6 miliona smrtnih slučajeva svake godine.
Njihova studija pod naslovom „Genetski kodirana transkripciona plastičnost leži u osnovi adaptacije na stres kod Micobacterium tuberculosis“, objavljena je u časopisu Nature Communications.
Istraživači su analizirali sveobuhvatan skup podataka koji se sastoji od 894 uzorka RNA-Sek dobijenih iz 73 različita stanja, koji su generisani u prethodnim studijama i kurirani od strane istraživača u svrhe meta-analize.
Istraživači su ispitivali transkripcionu plastičnost (TP) svakog gena Mtb, koji je služio kao zamena za varijabilnost ekspresije gena kao odgovor na promene u okruženju. Njihova analiza je otkrila značajnu varijaciju TP među Mtb genima, u korelaciji sa funkcijom gena i esencijalnošću. Štaviše, otkrili su da kritične genetske karakteristike, kao što su dužina gena, sadržaj GC i veličina operona, nezavisno nameću ograničenja na TP, koja se protežu izvan transregulacije.
Na primer, geni sa kraćom dužinom generalno su pokazali veći TP u poređenju sa onima sa većom dužinom. Pored toga, geni sa najnižim profilima TP koncentrisani su u grupi sa sadržajem GC koji je usko usklađen sa prosečnim nivoom genoma (65%).
Liu je rekao: „Ove karakteristike, koje ranije nisu bile povezane sa regulacijom transkripcije u mikobakterijama, sada su prepoznate kao faktori koje je Mtb evoluirao da oblikuje TP svojih gena.“
Koristeći genetske karakteristike identifikovane kao doprinose TP, istraživači su bili u mogućnosti da delimično predvide nivoe TP Mtb gena koristeći model mašinskog učenja. Međutim, Liu je istakao da iako ovaj model obećava, on još nije savršen u predviđanju nivoa TP. Ovo sugeriše da još uvek mogu postojati neidentifikovani faktori koji utiču na TP koji zahtevaju dalju istragu.
Proširujući svoju analizu na dve druge vrste mikobakterija, naime M. smegmatis i M. abscessus, istraživači su pokazali upečatljivu očuvanost TP pejzaža među različitim vrstama mikobakterija, što implicira evolutivni značaj TP kao očuvane adaptivne strategije među mikobakterijama.
Istraživači su naglasili da TP sada može poslužiti kao koristan dodatak esencijalnosti gena i ranjivosti za razumevanje bakterijskih fizioloških procesa. Ove informacije mogu pomoći u određivanju prioriteta genskih kandidata koji mogu biti ciljani u svrhe lekova ili mehaničke disekcije.
Štaviše, istraživači su pokazali da TP može da funkcioniše kao referentni faktor za buduće transkripcione studije, pomažući u identifikaciji različito eksprimiranih gena. Ovo naglašava šire implikacije TP u unapređenju našeg razumevanja regulacije bakterijskih gena i mehanizama prilagođavanja.
