Eine neue Studie zeigt, dass Bakterien DNA can be read either forwards or backwards due to the presence of symmetry in their DNA Signale1. Dieser Befund stellt das vorhandene Wissen über die Gentranskription in Frage, den Mechanismus, durch den die Gene in Boten-RNA transkribiert werden, bevor sie in Proteine übersetzt werden.
Die Trandie scription von Genen erfordert normalerweise das Vorhandensein einer Promotorregion vor dem Start des Gens, das für die Transkriptionsinitiierung eines bestimmten Gens verantwortlich ist, und einer Terminatorregion, die zum Stoppen der Transkription erforderlich ist, um die Unversehrtheit des Transkripts voller Länge sicherzustellen. Diese Promotor- und Terminatorregionen sind normalerweise von Natur aus unidirektional und daran beteiligt transkribieren das Gen in Vorwärtsrichtung. In der aktuellen Studie unter der Leitung von Professor David Grainger und Kollegen an der University of Birmingham wurde festgestellt, dass 19 % der Transkriptionsstartstellen in E. coli sind mit einem bidirektionalen Promotor assoziiert. Diese bidirektionalen Promotoren sind in Bakterien und Archaeen üblich und besitzen eine derartige Symmetrie, dass die für die Initiierung der Transkription erforderlichen Basen auf beiden Strängen von vorhanden sind DNA im Gegensatz zum Einzelstrang. Bei Bakterien wurde bereits gezeigt, dass die Terminatorregionen von Natur aus bidirektional sind2.
Die Auswirkungen der bidirektionalen Transkriptionsinitiation sind derzeit unklar und rechtfertigen weitere Forschungen und Untersuchungen. Bedeutet das, dass mehr Informationen aus einem begrenzten Bereich des Genoms transkribiert werden können oder hilft es, Lesekollisionen mit anderen Sequenzen zu vermeiden? Oder schlägt es zusätzliche regulatorische Mechanismen vor, um die Gentranskription zu kontrollieren. Der nächste Schritt wäre, diesen Mechanismus in Hefe, einem einzelligen Eukaryoten, zu erforschen und zu untersuchen.
Die Entdeckung der bidirektionalen Transkription kann im Bereich der Biotechnologie und des Gesundheitswesens immense Auswirkungen haben, da die moderne Medizin maßgeblich davon abhängt, wie Gene moduliert werden, um sie ein- und auszuschalten und so die Krankheit zu lindern.
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Bibliographie
- Warman, E. A., et al. Widespread divergent transcription from bacterial and archaeal promoters is a consequence of DNA-sequence symmetry. 2021 Nature Microbiology. DOI: https://doi.org/10.1038/s41564-021-00898-9
- Ju X, Li D und Liu S. Volllängen-RNA-Profiling zeigt weit verbreitete bidirektionale Transkriptionsterminatoren in Bakterien. Nat. Microbiol 4, 1907–1918 (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41564-019-0500-z
