В.А.Любецкий, К.Ю.Горбунов, С.А.Пирогов, Л.И.Рубанов, А.В.Селиверстов

Алгоритм и результаты счета для модели регуляции экспрессии генов у бактерий на основе формирования вторичных структур РНК

В работе [2]  предлагается модель, в первую очередь, классической РНКовой регуляции экспрессии генов с помощью прерывания (терминации) процесса транскрипции. Модель опирается на представление о макросостоянии вторичной структуры в регуляторной области РНК между рибосомой и полимеразой, на формулы резонансного типа, определяющие величину замедления РНК-полимеразы набором шпилек в той же области, на представления о процессах посадки и последующего движения рибосомы и полимеразы. Специальное внимание уделяется подбору параметров модели. Для проверки модели проведено компьютерное моделирование и получены, в частности, зависимости вероятности терминации транскрипции от величины концентрации загруженных тРНК и от концентрации аминокислоты в клетке или в культуре для многих регуляторных областей в геномах бактерий (здесь данные приводятся для четырех стрептомицетов) и при различных значениях трех параметров, которые авторы рассматривают как основные. Полученные зависимости согласуются с доступными экспериментальными данными; в том числе, по форме графиков, относящихся к активности фермента в зависимости от концентрации аминокислоты (например, атранилат синтазы от триптофана в культуре у  S. venezuela).

Белок-ДНКовая регуляция транскрипции, как и секвестор трансляции, находят отражение в предлагаемой модели, но их подробные разработки будут представлены в другой статье.

В дальнейшем на основе нашей модели предполагается получить предсказания о влиянии точечных “мутаций” в регуляторных областях геномов на результат аттенюаторной регуляции, включая предсказания об эволюционной устойчивости организмов. А затем --- включить эту модель в более широкую модель регуляции и метаболизма у бактерий. Другое возможное использование: сейчас аттенюаторная регуляция предсказывается обычно на основе множественного выравнивания, для этого требуется несколько последовательностей; получение с помощью модели на индивидуальной последовательности характерной для аттенюации или ее отсутствия кривой при подходящих параметрах могло бы рассматриваться как аргумент в пользу наличия или отсутствия аттенюации.