• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

基因内 DNA 倒位可扩大细菌的编码能力。

Intragenic DNA inversions expand bacterial coding capacity.

机构信息

Department of Medicine, Division of Hematology, Stanford University, Stanford, CA, USA.

Department of Genetics, Stanford University, Stanford, CA, USA.

出版信息

Nature. 2024 Oct;634(8032):234-242. doi: 10.1038/s41586-024-07970-4. Epub 2024 Sep 25.

DOI:10.1038/s41586-024-07970-4
PMID:39322669
Abstract

Bacterial populations that originate from a single bacterium are not strictly clonal and often contain subgroups with distinct phenotypes. Bacteria can generate heterogeneity through phase variation-a preprogrammed, reversible mechanism that alters gene expression levels across a population. One well-studied type of phase variation involves enzyme-mediated inversion of specific regions of genomic DNA. Frequently, these DNA inversions flip the orientation of promoters, turning transcription of adjacent coding regions on or off. Through this mechanism, inversion can affect fitness, survival or group dynamics. Here, we describe the development of PhaVa, a computational tool that identifies DNA inversions using long-read datasets. We also identify 372 'intragenic invertons', a novel class of DNA inversions found entirely within genes, in genomes of bacterial and archaeal isolates. Intragenic invertons allow a gene to encode two or more versions of a protein by flipping a DNA sequence within the coding region, thereby increasing coding capacity without increasing genome size. We validate ten intragenic invertons in the gut commensal Bacteroides thetaiotaomicron, and experimentally characterize an intragenic inverton in the thiamine biosynthesis gene thiC.

摘要

源自单个细菌的细菌种群并非严格的克隆,通常包含具有不同表型的亚群。细菌可以通过相位变异产生异质性——这是一种预先编程的、可逆的机制,可以改变整个种群的基因表达水平。一种研究得很好的相位变异类型涉及酶介导的基因组 DNA 特定区域的反转录。通常,这些 DNA 反转会翻转启动子的方向,使相邻编码区域的转录打开或关闭。通过这种机制,反转可以影响适应性、生存能力或群体动态。在这里,我们描述了 PhaVa 的开发,这是一种使用长读数据集识别 DNA 反转的计算工具。我们还在细菌和古细菌分离物的基因组中发现了 372 个“基因内反转子”,这是一类完全在基因内发现的新型 DNA 反转子。基因内反转子通过翻转编码区域内的 DNA 序列,允许一个基因编码两种或更多种蛋白质版本,从而在不增加基因组大小的情况下增加编码能力。我们在肠道共生菌拟杆菌中验证了 10 个基因内反转子,并在硫胺素生物合成基因 thiC 中对一个基因内反转子进行了实验表征。

相似文献

1
Intragenic DNA inversions expand bacterial coding capacity.基因内 DNA 倒位可扩大细菌的编码能力。
Nature. 2024 Oct;634(8032):234-242. doi: 10.1038/s41586-024-07970-4. Epub 2024 Sep 25.
2
Intragenic DNA inversions expand bacterial coding capacity.基因内DNA倒位扩展细菌编码能力。
bioRxiv. 2023 Sep 16:2023.03.11.532203. doi: 10.1101/2023.03.11.532203.
3
Comprehensive profiling of genomic invertons in defined gut microbial community reveals associations with intestinal colonization and surface adhesion.对特定肠道微生物群落中基因组倒位子的全面分析揭示了其与肠道定植和表面黏附的关联。
Microbiome. 2025 Mar 10;13(1):71. doi: 10.1186/s40168-025-02052-7.
4
GeneMarkS: a self-training method for prediction of gene starts in microbial genomes. Implications for finding sequence motifs in regulatory regions.GeneMarkS:一种用于预测微生物基因组中基因起始位点的自训练方法。对在调控区域中寻找序列基序的启示。
Nucleic Acids Res. 2001 Jun 15;29(12):2607-18. doi: 10.1093/nar/29.12.2607.
5
Conservation of DNA curvature signals in regulatory regions of prokaryotic genes.原核基因调控区域中DNA弯曲信号的保守性。
Nucleic Acids Res. 2003 Dec 1;31(23):6770-7. doi: 10.1093/nar/gkg882.
6
Invertible promoters mediate bacterial phase variation, antibiotic resistance, and host adaptation in the gut.可反转启动子介导细菌的表型转换、抗生素耐药性和肠道中的宿主适应性。
Science. 2019 Jan 11;363(6423):181-187. doi: 10.1126/science.aau5238.
7
Large-scale, multi-genome analysis of alternate open reading frames in bacteria and archaea.细菌和古细菌中交替开放阅读框的大规模多基因组分析。
OMICS. 2005 Spring;9(1):91-105. doi: 10.1089/omi.2005.9.91.
8
Bacterial intragenic inversions: a new layer of diversity.细菌基因内倒位:多样性的新层次。
Trends Genet. 2025 Mar;41(3):183-184. doi: 10.1016/j.tig.2024.12.002. Epub 2024 Dec 19.
9
Large-scale chromosome flip-flop reversible inversion mediates phenotypic switching of expression of antibiotic resistance in lactococci.大规模染色体翻转可逆倒位介导乳球菌抗生素耐药表型转换的表达。
Microbiol Res. 2020 Dec;241:126583. doi: 10.1016/j.micres.2020.126583. Epub 2020 Aug 24.
10
DNA Inversion Regulates Outer Membrane Vesicle Production in Bacteroides fragilis.DNA倒位调控脆弱拟杆菌外膜囊泡的产生。
PLoS One. 2016 Feb 9;11(2):e0148887. doi: 10.1371/journal.pone.0148887. eCollection 2016.

引用本文的文献

1
BlihIA-A Novel Type I Restriction-Modification System from Is Sensitive to In Vitro Inhibition by ArdB Antirestriction Protein.BlihIA——一种来自[具体来源未给出]的新型I型限制修饰系统,对ArdB抗限制蛋白的体外抑制敏感。
Int J Mol Sci. 2025 Sep 5;26(17):8674. doi: 10.3390/ijms26178674.
2
How and when organisms edit their own genomes.生物体如何以及何时编辑自身的基因组。
Nat Genet. 2025 Jun 27. doi: 10.1038/s41588-025-02230-1.
3
Maximizing bacterial survival: integrating sense-and-respond and bet-hedging mechanisms.最大化细菌存活率:整合感知与响应机制和赌局式策略机制

本文引用的文献

1
UCSF ChimeraX: Tools for structure building and analysis.UCSF ChimeraX:结构构建和分析工具。
Protein Sci. 2023 Nov;32(11):e4792. doi: 10.1002/pro.4792.
2
Toxic antiphage defense proteins inhibited by intragenic antitoxin proteins.被基因内抗毒素蛋白抑制的毒性抗噬菌体防御蛋白。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Aug;120(31):e2307382120. doi: 10.1073/pnas.2307382120. Epub 2023 Jul 24.
3
Fast and accurate protein structure search with Foldseek.使用 Foldseek 进行快速准确的蛋白质结构搜索。
Trends Microbiol. 2025 Jun 18. doi: 10.1016/j.tim.2025.05.010.
4
Dietary carbohydrates alter immune-modulatory functionalities and DNA inversions in Bacteroides thetaiotaomicron.膳食碳水化合物会改变嗜热栖热放线菌的免疫调节功能和DNA倒位。
Nat Commun. 2025 May 28;16(1):4938. doi: 10.1038/s41467-025-60202-9.
5
Bacteriophage-driven DNA inversions shape bacterial functionality and long-term co-existence in .噬菌体驱动的DNA倒位塑造了细菌的功能以及在……中的长期共存。
Gut Microbes. 2025 Dec;17(1):2501492. doi: 10.1080/19490976.2025.2501492. Epub 2025 May 11.
6
Comprehensive profiling of genomic invertons in defined gut microbial community reveals associations with intestinal colonization and surface adhesion.对特定肠道微生物群落中基因组倒位子的全面分析揭示了其与肠道定植和表面黏附的关联。
Microbiome. 2025 Mar 10;13(1):71. doi: 10.1186/s40168-025-02052-7.
7
100+ years of phase variation: the premier bacterial bet-hedging phenomenon.100 多年的相变:首要的细菌适应性突变现象。
Microbiology (Reading). 2025 Feb;171(2). doi: 10.1099/mic.0.001537.
8
Do the Shuffle: Expanding the Synthetic Biology Toolkit for Shufflon-like Recombination Systems.随机重排:扩展用于类洗牌子重组系统的合成生物学工具包
ACS Synth Biol. 2025 Feb 21;14(2):363-372. doi: 10.1021/acssynbio.4c00790. Epub 2025 Jan 27.
9
Epigenetic phase variation in the gut microbiome enhances bacterial adaptation.肠道微生物群中的表观遗传相变增强细菌适应性。
bioRxiv. 2025 Mar 26:2025.01.11.632565. doi: 10.1101/2025.01.11.632565.
10
A metagenomics pipeline reveals insertion sequence-driven evolution of the microbiota.宏基因组学分析揭示了微生物群的插入序列驱动进化。
Cell Host Microbe. 2024 May 8;32(5):739-754.e4. doi: 10.1016/j.chom.2024.03.005. Epub 2024 Apr 1.
Nat Biotechnol. 2024 Feb;42(2):243-246. doi: 10.1038/s41587-023-01773-0. Epub 2023 May 8.
4
Systematic identification of gene-altering programmed inversions across the bacterial domain.系统鉴定细菌域中的基因改变程序性倒置。
Nucleic Acids Res. 2023 Jan 25;51(2):553-573. doi: 10.1093/nar/gkac1166.
5
InterPro in 2022.InterPro 在 2022 年。
Nucleic Acids Res. 2023 Jan 6;51(D1):D418-D427. doi: 10.1093/nar/gkac993.
6
From genome structure to function: insights into structural variation in microbiology.从基因组结构到功能:微生物学结构变异的见解。
Curr Opin Microbiol. 2022 Oct;69:102192. doi: 10.1016/j.mib.2022.102192. Epub 2022 Aug 26.
7
Rapid and In-Depth Coverage of the (Phospho-)Proteome With Deep Libraries and Optimal Window Design for dia-PASEF.采用深文库和最优窗口设计进行 dia-PASEF,快速深入地覆盖(磷酸化)蛋白质组。
Mol Cell Proteomics. 2022 Sep;21(9):100279. doi: 10.1016/j.mcpro.2022.100279. Epub 2022 Aug 6.
8
Short- and long-read metagenomics expand individualized structural variations in gut microbiomes.短读和长读宏基因组学扩展了肠道微生物组的个体化结构变异。
Nat Commun. 2022 Jun 8;13(1):3175. doi: 10.1038/s41467-022-30857-9.
9
ColabFold: making protein folding accessible to all.ColabFold:让蛋白质折叠变得人人可用。
Nat Methods. 2022 Jun;19(6):679-682. doi: 10.1038/s41592-022-01488-1. Epub 2022 May 30.
10
Microbiota dynamics in a randomized trial of gut decontamination during allogeneic hematopoietic cell transplantation.异基因造血细胞移植期间肠道去定植的随机试验中的微生物组动态。
JCI Insight. 2022 Apr 8;7(7):e154344. doi: 10.1172/jci.insight.154344.