遺伝子のコドン利用と細胞のtRNA供給の間のわずかな不一致は有益である

科学分野:

• 分子生物学は分子生物学である.
• 進化生物学の進化生物学について
• 遺伝学 遺伝学とは

背景:

• コドン使用バイアス (CUB) は,種間で一般的であり,通常は,細胞のtRNA供給にマッチングすることによって遺伝子発現を最適化すると仮定されます.
• この最適化は,効率的な翻訳のための自然選択によって引き起こされると考えられています.

研究 の 目的:

• 最適なCUBは,tRNA供給とわずかな不一致を伴うという仮説を調査し,翻訳コストと機能的報酬のバランスをとる.
• CUBにおける一方的な選択に関する従来の理解に挑戦する.

主な方法:

• 抗生物質選択による細菌の耐性遺伝子におけるCUBの実験的改変.
• 機能的報酬とトランスレーションコストのバランスを説明するモデルの開発.
• 固有の遺伝子のCUB-tRNA不一致を評価するために,モデル生物におけるゲノム解析.

主要な成果:

• 小さなCUB-tRNAの不一致は,最小化ではなく,選択下で細菌の成長を高めました.
• 不一致の最適な程度は,遺伝子の重要性と環境条件 (抗生物質濃度) に応じて変化した.
• ゲノムデータは,機能的重要性が低く,mRNAが多く存在する遺伝子の最適不一致が大きいことを示した.

結論:

• 最適なCUB-tRNA関係は,機能的報酬と翻訳コストのバランスであり,翻訳負荷を最小限に抑えることでのみ動かされるものではありません.
• CUB-tRNA不一致を変化させる突然変異は,しばしば有害であり,このバランスの選択的な維持を示唆する.
• 発見は,CUB最適化のための一方的な選択の仮定に異議を唱える.