Работа посвящена исследованию эволюции регуляторных взаимодейтсвий в геномах гамма-протеобактерий. В качестве объектов исследования выбраны регуляция метаболизма Сахаров белком FruR, регуляция биосинтеза пуриновых нуклеотидов и утилизации рибозы гомологичными белками PurR и RbsR, соответственно, и глобальная регуляция дыхания белками Fnr, ArcA и NarP. Показано изменение состава FruR-регулона в различных таксонах, приведены результаты, свидетельствующие об эволюции этого белка от локального регулятора оперона fruBKA до глобального регулятора биосинтеза Сахаров. Предсказана регуляция 30 новых генов, входящих в FruR-регулон. Исследована эволюция белков PurR и RbsR, приведены данные, указывающие на их происхождение от общего предка, представлявшего собой регулятор утилизации рибозы, и дальнейшие видоизменения каждой из копий. Предсказаны 27 новых генов, входящие в пуриновый регулон. Исследована глобальная регуляция дыхания, предсказана регуляция более 150 новых генов. Установлена корреляция между относительной ролью гена в структуре регуляторных каскадов и составом соответствующего регулона. Показано наличие консервативных ядер регулонов и таксон-специфичной периферической регуляции.

В данной работе был проведен сравнительный анализ данных о составе Fnr- и ArcA-модулонов, полученных экспериментально с помощью метода биочипов, и данных о составе Fnr- и ArcA-регулонов, полученных с помощью сравнительно-геномного подхода. Показано, что регуляторный каскад с участием белков Fnr и ArcA вносит существенный вклад в расширение Fnr-модулона по отношению к Fnr-регулону за счет оперонов ArcA-модулона. Кроме того, обнаружено 26 оперонов с консервативными сайтами связывания Fnr и 16 оперонов с консервативными сайтами связывания ArcA. На основании данных о составе Fnr- и ArcA-регулонов была выделена группа генов, так называемое “ядро” регулонов, с высококонсервативными сайтами связывания Fnr и ArcA и высокими значениями весов для этих сайтов.