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細(xì)菌轉(zhuǎn)錄因子 TetR 的高度堅(jiān)固但可導(dǎo)航的調(diào)控環(huán)境

轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn) (TFBS) 是進(jìn)化創(chuàng)新的重要來源。通過繪制 TFBS 自適應(yīng)景觀,可以了解進(jìn)化如何導(dǎo)航此類地點(diǎn)的序列空間。在這樣的環(huán)境中,單個(gè)位置對(duì)應(yīng)于由轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的 TFBS。該位置的升高對(duì)應(yīng)于序列傳遞的轉(zhuǎn)錄調(diào)控強(qiáng)度。在這里,我們開發(fā)了一種體內(nèi)大規(guī)模平行報(bào)告基因測(cè)定法來繪制細(xì)菌 TFBS 的景觀。我們將該測(cè)定應(yīng)用于 TetR 阻遏物,其已知的 TFBS 很少。我們量化了 17,765 個(gè) TFBS 的轉(zhuǎn)錄抑制強(qiáng)度,并表明所得景觀非常崎嶇,有 2092 個(gè)峰。只有少數(shù)山峰比野生型傳達(dá)出更強(qiáng)的抑制力。突變之間的非加性(上位性)相互作用很頻繁。盡管有這些崎嶇不平的特點(diǎn),但大多數(shù)高峰都是進(jìn)化而來的。它們擁有巨大的吸引力盆地,大約 20% 的種群在景觀中進(jìn)化。在進(jìn)化過程中達(dá)到哪個(gè)高峰是不可預(yù)測(cè)的,并且取決于所采取的突變路徑。對(duì)原核基因調(diào)節(jié)因子的深入分析揭示了一種可導(dǎo)航但比真核調(diào)節(jié)因子要崎嶇得多的景觀。

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