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适应性实验室进化（adaptive laboratory evolution, ALE）为研究细菌适应的分子基础提供了一个强有力的框架，然而，转录响应在彼此独立的进化轨迹之间重复出现的程度仍然知之甚少。在本研究中，我们对在多样遗传和环境选择条件下开展的大肠杆菌 K-12 ALE 实验进行了跨研究的转录组学荟萃分析。我们整合了 7 个研究层面的输入，其中包括一个由 3 个相关的 menF 关联比较合并而成的特征集，以及 6 个独立的转录组数据集。首先，根据转录响应的方向及其统计学证据对各研究特异性的转录响应进行了统一处理，随后采用基于排序的荟萃分析方法，以鉴定在不同进化背景下表现出重复性表达变化的基因。 我们鉴定出 109 个保守的核心基因，其中包括 32 个上调基因和 77 个下调基因，这些基因在大多数彼此独立的研究层面输入中均获得支持。功能富集分析和蛋白质—蛋白质相互作用分析表明，这些保守响应被组织为不同的生物学模块，其中以鞭毛组装、趋化性和运动性相关功能最为突出，同时还包括转运以及 curli/生物被膜相关功能。高连接度基因包括鞭毛和趋化性相关网络中的 fliC、fliA、cheA、cheB、cheW、cheY、motA 和 motB，以及 curli 相关模块中的 csgA、csgD、csgE、csgF 和 csgG。 总体而言，这些发现表明，尽管进化条件和进化轨迹存在显著多样性，大肠杆菌的适应过程仍伴随着一种可重复的转录组分，其特征是运动性、环境感知、转运以及表面相关功能的协同重塑。因此，对 ALE 转录组进行跨研究整合为区分细菌适应中的重复性特征与情境特异性的转录响应提供了一个框架。
适应性实验室进化（adaptive laboratory evolution, ALE）为研究细菌适应的分子基础提供了一个强有力的框架，然而，转录响应在相互独立的进化轨迹中重复出现的程度仍然知之甚少。在本研究中，我们对在多样化遗传和环境选择条件下开展的大肠杆菌 K-12 ALE 实验进行了跨研究转录组元分析。我们整合了七个研究层面的输入，包括一个由三个相关 menF 关联比较合并而成的特征集，以及六个独立的转录组数据集。我们首先根据转录响应的方向性及其统计学证据对各研究特异性的转录响应进行统一处理，随后采用基于排序的元分析方法，以识别在不同进化背景下反复出现表达变化的基因。
我们鉴定出 109 个保守的核心基因，其中包括 32 个上调基因和 77 个下调基因，这些基因在大多数独立的研究层面输入中均得到支持。功能富集分析和蛋白质-蛋白质相互作用分析表明，这些保守响应被组织为不同的生物学模块，其中以鞭毛组装、趋化性和运动性相关功能最为突出，同时还包括转运以及菌毛样纤维/生物被膜相关功能。连接度较高的基因包括鞭毛和趋化性相关网络中的 fliC、fliA、cheA、cheB、cheW、cheY、motA 和 motB，以及菌毛样纤维相关模块中的 csgA、csgD、csgE、csgF 和 csgG。
总体而言，这些发现表明，尽管进化条件和进化轨迹存在显著多样性，大肠杆菌的适应过程仍伴随着一种可重复的转录组分，其特征是运动性、环境感知、转运以及表面相关功能的协调性重塑。因此，对 ALE 转录组进行跨研究整合，为区分细菌适应中反复出现的特征与特定背景下的转录响应提供了一个框架。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.20.745921v1?rss=1
🏷️ 大肠杆菌K-12 适应性实验室进化 转录组元分析 保守适应程序 鞭毛与趋化性 生物被膜