转录因子结合位点的生物物理适应度景观
种群与进化
2014-08-19 v1
摘要
细胞种群可用的进化轨迹和表型状态最终由 DNA、RNA、蛋白质及其他分子物种之间的分子间相互作用所决定。在此，我们研究了单细胞真核生物酿酒酵母（S. cerevisiae）中基因调控的进化如何受到转录因子（TFs）与其同源基因组位点之间相互作用的影响。我们的研究基于 TF-DNA 结合相互作用的高通量体外测量数据以及全面的基因组结合位点集合。利用单态种群在适应度景观上进化的进化模型，我们推断出 12 种酵母 TFs 的适应度作为 TF-DNA 结合能的函数，并表明预测的适应度函数形状与简单的两态 TF-DNA 结合热力学模型大致吻合。然而，模型的有效温度并不总是等于物理温度，这表明除了 TF-DNA 相互作用引起的生物物理约束外，还存在选择压力。我们发现支持结合位点中每个位置独立进化的适应度景观的统计证据很少，表明上位性在基因调控进化中很常见。最后，通过将 TF-DNA 结合能与位点或其调控基因的生物学属性相关联，我们排除了几种位点特异性选择的情景，在这些情景下，同一 TF 的结合位点会根据其在基因组中的位置经历一系列不同的选择压力。这些发现论证了通用适应度景观的存在，这些景观塑造了给定 TF 所有位点的进化，其性质部分由蛋白质 -DNA 相互作用的物理学决定。
引用
@article{arxiv.1312.0688,
title = {Biophysical Fitness Landscapes for Transcription Factor Binding Sites},
author = {Allan Haldane and Michael Manhart and Alexandre V. Morozov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1312.0688},
year = {2014}
}