Introduktion:

Mikroorganismer hyser en enorm reservoar av gener med olika funktioner, vilket avsevärt bidrar till deras överlevnad, anpassning och ekologiska roller. Bland dessa gener uppvisar vissa promiskuitet, som visar förmågan att koda för flera distinkta funktioner eller interagera med ett brett spektrum av partners. Att förstå de faktorer som ligger bakom genpromiskuitet är avgörande för att reda ut de invecklade mekanismerna för mikrobiell evolution, genetisk mångfald och funktionell motståndskraft. Denna studie syftar till att identifiera och karakterisera bestämningsfaktorerna för genpromiskuitet i mikrobiella genom genom jämförande genomisk analys.

Metoder:

- Datainsamling: En omfattande datauppsättning av mikrobiella genom sammanställdes, som omfattar ett brett fylogenetiskt spektrum av bakterier och arkéer.

- Genanteckning: Gener inom varje genom kommenterades med hjälp av toppmoderna bioinformatikverktyg för att tilldela funktioner och identifiera potentiella promiskuösa gener.

- Jämförande analys: Jämförande genomisk analys utfördes för att identifiera gemensamma egenskaper, sekvensmönster och evolutionära relationer mellan promiskuösa och icke-promiskuösa gener.

- Funktionell karaktärisering: Experimentell validering och funktionell karakterisering av utvalda promiskuösa gener utfördes för att bekräfta deras multifunktionalitet.

Resultat:

- Förekomst av promiskuösa gener: Analys av mikrobiella genom avslöjade ett stort antal promiskuösa gener, som står för cirka 10-15% av den totala genrepertoaren.

- Sekvens och strukturella funktioner: Promiskuösa gener uppvisade distinkta sekvensmönster, inklusive konserverade motiv och flexibla regioner, vilket möjliggjorde deras anpassningsförmåga till olika funktioner.

- Evolutionära drivrutiner: Jämförande analys antydde att genpromiskuitet påverkas av horisontell genöverföring, gendupliceringshändelser och snabb evolutionär anpassning.

- Funktionell mångsidighet: Promiskuösa gener visade ett brett spektrum av funktioner, inklusive metabolisk mångsidighet, antibiotikaresistens, stressrespons och interspecies interaktioner.

Diskussion:

Denna studie ger insikter i prevalensen och molekylära mekanismer som ligger bakom genpromiskuitet i mikrobiella genom. Identifieringen av sekvensegenskaper och evolutionära drivkrafter associerade med promiskuösa gener förbättrar vår förståelse av mikrobiell anpassning och funktionell diversifiering. Fynden har konsekvenser för att utnyttja potentialen för mikrobiell promiskuitet inom bioteknik, läkemedelsupptäckt och utvecklingen av nya terapeutiska strategier. Genom att reda ut kneigheterna med genpromiskuitet får vi en djupare uppskattning av den stora funktionella repertoaren och evolutionära dynamiken i mikrobiellt liv.