プロモーター領域の方向性の基底状態と進化

真核生物プロモーター領域は頻繁にin vivoで分岐して転写されますが、得られるアンチセンスRNAがRNAポリメラーゼII（POL II）転写の機構的副産物であるか、生物学的に意味があるかは不明です。ここでは、外来酵母DNAを含むS. cerevisiae株の新生転写産物マッピングを含む機能的進化アプローチを使用します。外国環境のプロモーター領域は、在来種の方向性を失います。驚くべきことに、外来DNAで発生する偶然のプロモーター領域は、両方向に等しい転写を生成します。これは、発散転写がこれらの転写産物の機能を意味しない機械的特徴であることを示しています。進化中に発生する偶然のプロモーター領域は、双方向転写を促進し、時間の経過とともに突然変異を介してパージされるか、新しい機能を可能にするために保持されます。同様に、ヒトの転写は、新たに進化したエンハンサーとプロモーター領域でより双方向です。したがって、プロモーター領域は本質的に双方向性であり、コード化と非コーディングRNAに向けて転写をバイアスするための進化によって形作られます。

Eukaryotic promoter regions are frequently divergently transcribed in vivo, but it is unknown whether the resultant antisense RNAs are a mechanistic by-product of RNA polymerase II (Pol II) transcription or biologically meaningful. Here, we use a functional evolutionary approach that involves nascent transcript mapping in S. cerevisiae strains containing foreign yeast DNA. Promoter regions in foreign environments lose the directionality they have in their native species. Strikingly, fortuitous promoter regions arising in foreign DNA produce equal transcription in both directions, indicating that divergent transcription is a mechanistic feature that does not imply a function for these transcripts. Fortuitous promoter regions arising during evolution promote bidirectional transcription and over time are purged through mutation or retained to enable new functionality. Similarly, human transcription is more bidirectional at newly evolved enhancers and promoter regions. Thus, promoter regions are intrinsically bidirectional and are shaped by evolution to bias transcription toward coding versus non-coding RNAs.