基因簇分析方法可靠识别水平转移基因并揭示其在操纵子形成中的作用

尽管已提出许多模型,操纵子的形成机制仍存争议。虽认为存在从其他物种获取基因的水平基因转移,但一直缺乏确定的具体案例。理想做法是可靠筛出水平转移基因并考察其与操纵子的关系。我们在此开发了一种基于最小化基因簇插入/缺失来识别水平转移基因候选的方法。为筛选一组阳性水平转移基因基准集以评估候选集,我们设计了另一种基于基因间比对的操作。与基准集比较表明候选集中无显著数量假阳性,显示该方法以高置信度识别水平转移基因。水平转移基因至少占大肠杆菌、志贺菌与沙门菌基因的 5.5%,其中约 46% 源自其他 γ-变形菌。不仅信息基因,操作基因(参与管家功能的基因)的水平转移频率也低于预期。对大肠杆菌 K-12 操纵子的基因簇分析揭示,水平转移产生了四个完整操纵子并扩展了两个操纵子,而干预基因的缺失不导致任何操纵子形成。我们提出操纵子一般由水平基因转移形成。我们进一步推测,具有相关必需功能的基因倾向于位于保守操纵子中,而非保守操纵子中的基因通常赋予生物轻微优势并频繁经历水平转移与衰退。