Молекулярные механизмы оптимизации элонгации трансляции существенно различаются у бактерий, имеющих и не имеющих кластеры генов биосинтеза нерибосомных пептидов

Нерибосомные пептиды, обладающие широкой биологической активностью, играют важную роль в жизнедеятельности бактерий. В частности, они действуют как антибиотики, токсины, поверхностно-активные вещества, сидерофоры, а также выполняют ряд других специфических функций. Биосинтез этих молекул происходит не на рибосомах, а с помощью специальных ферментов, гены которых образуют кластеры в бактериальных геномах. Мы предположили, что синтез нерибосомных пептидов является специфической особенностью метаболизма бактерий, которая может затрагивать и другие жизненно важные процессы, в том числе и связанные с трансляцией. Нами впервые показана связь между механизмом регуляции трансляции белоккодирующих генов в бактериях, который в значительной степени определяется эффективностью элонгации трансляции, и наличием в геномах кластеров генов биосинтеза нерибосомных пептидов. Проведен биоинформатический анализ эффективности элонгации трансляции белоккодирующих генов 11679 геномов бактерий, часть из которых содержала кластеры генов биосинтеза нерибосомных пептидов, а другая часть – нет. Показано, что бактерии, геномы которых содержат кластеры биосинтетических генов нерибосомных пептидов, и бактерии, которые не содержат кластеры таких генов, имеют значимые различия в молекулярных механизмах, обеспечивающих эффективность трансляции. Так, существенно меньшая часть микроорганизмов, геномы которых содержат кластеры генов нерибосомных пептидных синтетаз, характеризуется оптимизированной регуляцией количества локальных инвертированных повторов, большая же часть имеет геномы, оптимизированные за счет усредненной энергии шпилек инвертированных повторов в мРНК и дополнительно за счет состава кодонов. Полученные нами результаты позволяют предположить, что присутствие путей биосинтеза нерибосомных пептидов может влиять на структуру общего метаболизма бактерий, что выражается и в специфике механизмов рибосомного биосинтеза белков.