سیگنال ژنتیکی باستانی «start» در باکتریها، آرکیا و یوکاریوتها یافت شد
عنصر پروموتر تازه کشفشدهٔ «start» نشانگر یک نحو تنظیمی مشترک برای کنترل آغاز رونویسی در باکتریها، آرکیا و یوکاریوتها است.
DNA اغلب بهعنوان زبان حیات توصیف میشود. تنها با چهار نوکلئوتید — A، T، G و C — ژنومها هزاران ژن را بههمراه عناصر تنظیمی که زمان و نحوه بیان آنها را تعیین میکنند، کدگذاری میکنند. کشف اطلاعات نهفته در DNA نه تنها به روشن شدن منشاء حیات کمک میکند، بلکه نشان میدهد موجودات چگونه به محیطهای در حال تغییر سازگار میشوند و دانشی ضروری برای زیستشناسی سنتزی و پیشبینی مسیرهای تکاملی آینده فراهم میسازد.
از آنجایی که توالیهای ژنی یک قاعده دقیق و جهانی برای رمزگذاری پروتئینها را دنبال میکنند، شناسایی آنها در ژنومها نسبتاً ساده شده است. برعکس، عناصر تنظیمی بسیار متغیرتر از نظر طول و ترکیب توالی هستند و شناسایی آنها را دشوار میسازند. همانگونه که مدلهای قدرتمندی مانند AlphaFold توانایی پیشبینی ساختار و عملکرد پروتئینها را تحول بخشیدهاند، یک مرز مهم در علوم زیستی اکنون توسعه ابزارهای محاسباتی است که قادر به پیشبینی و طراحی عناصر تنظیمی باشند.
پیشرفتهای روشهای پژوهش پروموتر
در میان عناصر تنظیمی مختلف، پروموترها توجه ویژهای را به خود جلب میکنند؛ زیرا آنها آغاز رونویسی را، اولین گام در بیان ژن، کنترل میکنند. برای کشف قوانین نهفته در توالیهای پروموتر، آزمایشگاه پروفسور دیوید چاو در دانشگاه ملی تایوان از روشهای پرسرعت برای ساخت بیش از ۱۶ میلیون گونهٔ مختلف پروموتر و سنجش سطوح بیان آنها در E. coli استفاده کرد.
دادههای حاصل برای آموزش یک مدل محاسباتی بهرهبرداری شد؛ تیم سپس این مدل را برای تجزیه و تحلیل ژنومهای ۴۹ گونهٔ فیلوژنتیکی متمایز در سراسر حوزه باکتریها به کار گرفت. این کار در نشریه Nucleic Acids Research منتشر شده است.
یافتههای کلیدی و پیامدهای تکاملی
این رویکرد زیستشناسی سامانهای، حفظ سراسری معماری پروموترهای باکتری را در سطح دامنه نشان داد و دو یافتهٔ اصلی را بهدست آورد:
- علاوه بر عناصر شناختهشده «–35» و «–10»، پروموترهای باکتری یک عنصر نوآورانه و بهطور گستردهای محافظتشده دارند که محل شروع رونویسی را تعیین میکند. پروفسور چاو این عنصر جدید را «start» نامید.
- عنصر «discriminator» که بلافاصله پس از عنصر –10 قرار دارد، اختلاف توالی چشمگیری بین دو شاخهٔ اصلی باکتریها، Terrabacteria و Gracilicutes، نشان میدهد. این اختلاف، تفاوت عملکردی را نشان میدهد: بسیاری از Gracilicutes از توالیهای discriminator برای تنظیم قدرت پروموتر بر اساس نرخ رشد استفاده میکنند، در حالی که Terrabacteria از این مکانیزم تنظیمی بهره نمیبرند.
به طرز شگفتانگیزی، عنصر start باکتری که بهتازگی شناسایی شد، بهطور نزدیکی به عنصر «initiator» که توسط آرکهها و یوکاریوتها برای تعریف محل شروع رونویسی استفاده میشود، شباهت دارد. این شباهت میاندامنهای نشان میدهد که آخرین پیشنیا مشترک جهان ممکن است از ساختار پروموتری مشابه آنچه امروز مشاهده میشود، استفاده کرده باشد و سرنخی جدید برای منشاء باستانی تنظیم ژنها روی زمین فراهم میکند.
پروفسور چاو گفت: «این یافتهها درک ما از تکامل پروموترها را بازتعریف میکنند و پایهای برای مهندسی و شناسایی محاسباتی عناصر تنظیمی در ژنومهای متنوع باکتریها میگذارند.»
اطلاعات بیشتر: Syue‑Ting Kuo et al, کشف عنصر start و انحراف تنظیمی پروموترهای هستهای در سراسر حوزه باکتریها، Nucleic Acids Research (2025). DOI: 10.1093/nar/gkaf1310
اطلاعات نشریه: Nucleic Acids Research
ارائه شده توسط دانشگاه ملی تایوان
استناد: سیگنال ژنتیکی باستانی «start» در باکتریها، آرکیا و یوکاریوتها (2025، ۱۵ دسامبر)؛ دریافت شده در ۲۶ دسامبر ۲۰۲۵ از https://phys.org/news/2025-12-ancient-genetic-bacteria-archaea-eukaryotes.html