イーストにおける酵素の可用性の原因と進化の代謝ネットワーク分析

科学分野:

• システム生物学 システム生物学
• メタボリックネットワーク分析
• イースト遺伝学 イースト遺伝学

背景:

• 80%の酵母遺伝子は,実験室での条件下では,非必須であるように見える.
• 遺伝子の無用性のメカニズム的根拠は不明であり,バッファリングや偶発的な副産物を含む可能性もある.
• 遺伝子の本質を理解することは,システム生物学と細胞機能の理解に不可欠です.

研究 の 目的:

• 酵母における遺伝子の無用性のメカニズム的基礎を調査する.
• 遺伝子エッセンシャル性におけるバッファリング,遺伝子複製,代謝フルス再編の役割を決定する.
• 見た目には不要な遺伝子が不可欠になる条件を予測する.

主な方法:

• イーストの代謝ネットワークのin silico流動バランスモデルを使用しました.
• 実験的なノックアウトフィットネスデータとインビボフロースの比較で検証されたモデル予測.
• 遺伝子の複製と系統遺伝子の分布を分析し,進化的圧力を推論した.

主要な成果:

• 流動モデルは88%の遺伝子のノックアウトフィットネス効果を正確に予測しました.
• 実験室でまだテストされていない環境条件は,37~68%の遺伝子が明らかに欠かせないことを説明します.
• 遺伝子の複製は,欠かせない遺伝子の15-28%を補うが,フルス再編成は4-17%をバッファする.

結論:

• 酵母における明らかな遺伝子の無用性は,主に未検証の環境条件下での本質性によるものである.
• 条件特有の遺伝子は,制限された系統遺伝的分布を示す.
• 遺伝子の重複は,重要な反応をバッファリングするよりも,高い酵素フクスのために保持される可能性が高い.