在细菌研究中，长期以来的观点认为两种分子机器——RNA聚合酶和核糖体——紧密协作，几乎是紧密相连的。这种转录与翻译的紧密耦合被认为对基因表达至关重要，因为后续的核糖体能够保护新生的基因产物免受一种名为Rho的质量控制蛋白的影响。
然而，在表现出所谓“失控转录”的细菌中，如枯草芽孢杆菌，RNA聚合酶却加速前行，脱离了保护性核糖体。令人困惑的是，在这些细菌中，Rho主要针对的是非编码的无用RNA产物。最近，生物系的研究表明，Rho的质量控制特异性与编码DNA链的核苷酸碱基序列组成有关。研究生Julia Dierksheide表示：“我们开始时假设Rho受到序列的调节，但仅凭序列就能保护B. subtilis基因组中的任何基因，这确实令人惊讶。”
Rho作为终止因子，是防止细菌浪费资源的重要机制，确保RNA转录不会无目的地发生。细菌细胞所需的所有信息都编码在DNA中，DNA由两条核酸链组成，呈双螺旋结构，遗传信息以碱基对的形式编码：嘌呤鸟嘌呤和腺嘌呤与嘧啶胞嘧啶和胸腺嘧啶相匹配。
某些细菌的编码DNA链中嘌呤（鸟嘌呤和腺嘌呤）的含量显著高于其余基因组。研究人员发现，这种嘌呤偏向能够保护有效的mRNA转录免受Rho介导的终止。Dierksheide表示：“我喜欢处理复杂的数据集，并试图将其简化为生物学意义。”
失去Rho的细菌物种在世代交替中不再表现出强烈的嘌呤偏向。Rho还在细菌的运动性、形成生物膜或孢子化等方面发挥调节作用，这对生物学和生存至关重要。嘌呤偏向还可能提供对外源DNA插入的保护，尤其是在病毒噬菌体感染细菌时。Dierksheide指出：“细菌作为单细胞生物，所有的活动都必须通过基因表达来完成。理解基因表达的基本细节，以及细胞如何在基因组的核苷酸序列中编码生存所需的所有信息，令人兴奋。”
尽管Rho特异性的确切机制仍不清楚，但这些结果揭示了细菌基因组组成的潜在密码。Dierksheide希望在大肠杆菌中进行类似的筛查，以特征化Rho的特异性。大肠杆菌与B. subtilis的进化树分歧约20亿年，仍表现出耦合的转录与翻译。对E. coli Rho的系统比较可能有助于揭示这种高度严格性的形成机制。
这些信息对于工程化多样化的细菌物种以应用于治疗剂的生产至关重要。根据Dierksheide的说法，B. subtilis等细菌可能是更好的模型，因为它们具有丰富的分泌通路，使得大量生产和分离蛋白质更加容易。生物学系副主任、助理教授及霍华德·休斯医学研究所研究员Gene-Wei Li表示：“我们的发现揭示了在表达工程中必须考虑的成功序列设计的重要标准。基因组中有许多隐秘的信息，比如嘌呤偏向，我们才刚开始能够解读它们的含义。”
博主点评： 本研究揭示了细菌基因组中嘌呤偏向的深层次机制，强调了基因表达中的序列特性如何影响细菌生存策略。这为我们理解细菌基因调控提供了新视角，同时也为未来的基因工程应用开辟了新的方向，值得深入探索。