Chỉ 1% gen mang thông tin mã hóa protein, 99% còn lại không mã hóa protein. ADN không mã hóa không mang thông tin dịch mã protein nên chúng từng được xem là ADN rác với chức năng chưa rõ ràng. Tuy nhiên, ngày càng nhiều bằng chứng cho thấy một vài trong số chúng nằm vai trò không thể thiếu trong hoat động của tế bào, đặc biệt là điều khiển hoạt động của gen. Ví dụ ADN không mã hóa chứa những đoạn trình tự hoạt động như những yếu tố điều hòa, xác định thời điểm và nơi mà các gen làm việc và kết thúc. Chúng như những yếu tố cung cấp điểm và vị trí để các protein chuyên biệt để hoạt hóa hoặc ức chế biểu hiện của gen mã hóa tổng hợp ra protein. Những ADN không mã hóa chứa nhiều dạng các yếu tố điều hòa gen.
Các vùng khác của ADN không mã hóa cung cấp các chỉ dẫn tổng hợp nên nhiều loại phân tử ARN nhất định. ARN là một dạng mang thông tin vật chất di truyền khác. Một số ví dụ về các phân tử ARN được tạo ra từ những hướng dẫn của ADN không mã hóa bao gồm ARN vận chuyển (tARN) và ARN ribosome (rARN), các ARN giúp gom các đơn vị cấu tạo nên protein (hay axit amin) thành một sợi protein, microARN (miARN) là các ARN ngắn chặn quá trình sản xuất protein, và ARN dài không mã hóa (IncARN) là ARN mang nhiều qui tắc đa dạng kiểm soát hoạt động gen. Một số yếu tố cấu trúc của nhiễm sắc thể cũng có chứa ADN không mã hóa. Ví dụ, các đoạn trình tự ADN không mã hóa lặp lại tại vị trí cuối của nhiễm sắc thể hình thành nên telomere. Telomere bảo vệ các điểm cuối của nhiễm sắc thể không bị thu ngắn đi trong quá trình sao chép vật liệu di truyền. Các đoạn trình tự không mã hóa lặp lại cũng hình thành các ADN vệ tinh, các ADN vệ tinh này cũng là thành phần trong những yếu tố cấu trúc khác. ADN vệ tinh cũng hình thành nên các dị nhiễm sắc–nơi ADN được đóng gói dày đặc, dị nhiễm sắc rất quan trọng trong quá trình điều khiển hoạt động gen và duy trì cấu trúc của nhiễm sắc thể.  Một số vùng ADN không mã hóa được gọi là intron trong trong các gen không mã hóa, nhưng chúng được cắt đi trước khi bước sang giai đoạn dịch mã tạo ra protein. Các yếu tố điều hòa giống như các enhancer có thể có trong các intron. Những vùng không mã hóa khác nằm giữa các gen, nên chúng được biết đến như những vùng liên gen. Những yếu tố điều hòa vẫn chưa được xác định cũng như những vùng chức năng khác trong ADN không mã hóa vẫn chưa được hiểu rõ ràng. Các nhà khoa học vẫn đang nghiên cứu để hiểu rõ hơn về vị trí cũng như vai trò của các yếu tố này. Gene essentiality in bacteria has been identified in silico, focusing on gene persistence, or experimentally, focusing on the growth of knockouts in rich media. Comparing 55 genomes of Firmicutes and Gamma-proteobacteria to identify the genes which, while persistent among genomes, do not lead to a lethal phenotype when inactivated, we show that the characteristics of persistence, conservation, expression, and location are shared between persistent nonessential (PNE) genes and experimentally essential genes. PNE genes show an overrepresentation of genes related to maintenance and stress response. This outlines the limits of current experimental techniques to define gene essentiality and highlights the essential role of genes implicated in maintenance which, although dispensable for growth, are not dispensable from an evolutionary point of view. Firmicutes and Gamma-proteobacteria are mostly differing in the construction of the cell envelope, DNA replication and proofreading, and RNA degradation. In addition to suggesting functions for persistent genes that had until now resisted identification, we show that these genes have many characters in common with experimentally identified essential genes. They should then be regarded as truly essential genes. PubMed Disclaimer Similar articles
Cited by
Bacterial Protein Interaction Networks: Connectivity is Ruled by Gene Conservation, Essentiality and Function. |
