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 mångfald: Promiskuösa gener var involverade i ett brett spektrum av funktioner, inklusive metabolism, signalering, försvar och miljöinteraktioner, vilket belyser deras betydelse för mikrobiell anpassningsförmåga.

Diskussion:

Resultaten av denna studie ger värdefulla insikter om naturen och ursprunget till genpromiskuitet i mikrobiella genom. Promiskuösa gener, kännetecknade av sin multifunktionalitet och evolutionära flexibilitet, spelar en avgörande roll för att forma det invecklade nätverket av interaktioner inom mikrobiella samhällen. Deras förmåga att koda flera funktioner eller interagera med olika partners förbättrar anpassningsförmågan och överlevnaden för mikroorganismer i olika och föränderliga miljöer. Att förstå mekanismerna bakom genpromiskuitet kan främja vår kunskap om mikrobiell evolution, bana väg för potentiella biotekniska tillämpningar och utveckling av nya strategier för att bekämpa antimikrobiell resistens och infektionssjukdomar.