PLoS Biology: частота мутаций генов E. coli и дрожжей не зависит от их важности
Анализ данных накопления мутаций у дикого E. coli и пекарских дрожжей не выявил пониженной частоты мутаций в генах важных и обильно экспрессируемых белков.
Группа под руководством Лоуренса Хёрста, ведущий автор — София Радриццани, проанализировала накопленные данные о спонтанных мутациях дикого типа Escherichia coli и пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Работа опубликована в PLoS Biology; в ней проверялось, зависит ли плотность мутаций гена (мутаций на пару оснований) от его важности plos.org
PLoS Biologyplos.orgОткрыть источник ↗. По словам Радриццани, это самая крупная и самая чистая выборка мутаций, собранная на сегодняшний день.
Какую идею проверяли
Предположение, что важные гены мутируют реже, появилось в 1972 году и периодически возвращается в публикациях, в последний раз в 2023-м. В селекционистском варианте важные гены защищены от мутаций, у прокариот отчасти за счёт расположения на ведущей цепи при репликации ДНК, а гены, нужные для быстрой адаптации, мутируют чаще, отчасти из-за расположения на отстающей цепи. Прежние попытки воспроизвести эти результаты дали противоречивую картину: ни одна полностью не учитывала ковариаты, а многие использовали штаммы без репарации неспаренных оснований (MMR).
Авторы взяли штаммы дикого типа и многопараметрический анализ. Важность гена оценивали по уровню белка и по тому, essential ли он (необходим ли для жизни); у E. coli добавили расположение на цепи относительно репликации ДНК. Наблюдаемые корреляции и частные корреляции сравнивали со значениями, ожидаемыми в симуляциях с контролем по тринуклеотидам.
Что показали данные
Ни у одного из видов гены более обильных или необходимых белков не имели пониженной частоты мутаций plos.org
PLoS Biologyplos.orgОткрыть источник ↗. У E. coli сильнее транскрибируемые гены, возможно, мутируют чуть реже, что могло бы согласоваться с селекционистской моделью, но у дрожжей этого не наблюдается. У E. coli частота мутаций генов на разных цепях не различается, то же показано и для других прокариот. Степень очищающего отбора также не предсказывает плотность мутаций.
Авторы отмечают и сильный артефакт при стандартном готовом статистическом подходе, а результаты по штаммам с дефицитом MMR расходятся с остальными. Они заключают, что тенденции почти все не подтверждают гипотезу, не согласуются между видами и имеют ничтожный размер эффекта, поэтому не бросают вызова принятому представлению о случайности мутаций.
По словам Хёрста, прежние наблюдения меньшего числа мутаций в важных генах могут объясняться тем, что отбор убирает вредные мутации раньше, чем их успевают проанализировать; он называет их «мутациями-призраками». Единственный надёжно выявленный фактор — время репликации: гены, копируемые позже, как правило, мутируют чаще.
