由遗传学系助理教授刘青云博士领导的一项新研究发现了一种被称为“转录可塑性”的遗传特征，它在控制分枝杆菌对应激条件的转录反应中发挥着关键作用。

细菌细胞必须迅速调节其基因的表达，以应对外部环境的突然变化。然而，某些基因在多大程度上可以响应环境变化而改变其表达，而不是维持稳定的表达水平，长期以来一直困扰着科学家。了解细菌如何调节这些不同的转录过程及其背后的遗传特征仍然是一个挑战。

首席研究员刘清云博士与北卡罗来纳大学教堂山分校、哈佛大学和复旦大学的研究人员合作，着手解开结核分枝杆菌(Mtb)转录反应的复杂因素，结核分枝杆菌是导致结核病的细菌病原体。结核病仍然是单一传染源导致死亡的主要原因，每年有超过1060万新病例和160万人死亡。

研究人员分析了一个综合数据集，其中包含来自73个不同条件的894个RNA-Seq样本，这些样本是在之前的研究中生成的，并由研究人员出于荟萃分析的目的而整理。

研究人员研究了结核分枝杆菌每个基因的转录可塑性(TP)，作为基因表达响应环境变化的变异性的代表。他们的分析揭示了Mtb基因之间显着的TP变异，与基因功能和必要性相关。此外，他们发现关键的遗传特征，如基因长度、GC含量和操纵子大小，独立地对TP施加限制，超出了反式调节的范围。

例如，与长度较长的基因相比，长度较短的基因通常表现出更高的TP。此外，具有最低TP谱的基因集中在GC含量与全基因组平均水平(65%)密切相关的组中。

Liu说，“这些特征以前与分枝杆菌的转录调控无关，现在被认为是Mtb进化形成其基因TP的因素。”

利用被确定为导致TP的遗传特征，研究人员能够使用机器学习模型部分预测Mtb基因的TP水平。然而，刘指出，虽然这个模型显示出希望，但它在预测目标价水平方面还不够完美。这表明可能仍然存在影响TP的未知因素，值得进一步研究。

通过将分析扩展到其他两种分枝杆菌物种，即耻垢分枝杆菌和脓肿分枝杆菌，研究人员证明了不同分枝杆菌物种的TP景观具有惊人的保守性，这意味着TP作为分枝杆菌中保守的适应策略具有进化意义。

研究人员强调，TP现在可以作为基因必要性和脆弱性的有用补充，以了解细菌的生理过程。这些信息可以帮助优先考虑可用于药物目的或机械解剖的候选基因。

此外，研究人员表明，TP可以作为未来转录研究的基准因子，有助于识别差异表达基因。这强调了TP在促进我们对细菌基因调控和适应机制的理解方面具有更广泛的意义。

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