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伯明翰大学（University of Birmingham）的研究团队发现，原核单细胞生物具有对称的DNA启动子，意味着它们的DNA代码可以通过“正向”与“反向”两个方向进行读取，
在大多数生物体的细胞中，DNA是所有遗传信息的载体，细胞需要通过读取对应的DNA代码行使功能，即以特定的DN***段作为遗传信息模板。遗传信息从DNA流向RNA的过程称为转录。20世纪60年代，科学家发现在细胞的DNA序列中，“启动子”区域是启动转录的起点。启动子是双链DNA的一部分，它被依赖DNA的RNA聚合酶（RNAP）识别后激活，从而启动转录，一条基因由此被读取并被复制为mRNA。
大多数生物体中，启动子由有序的碱基序列组成。长期以来，人们一直认为启动子序列是有方向性的，碱基的排列决定了启动子朝单一方向驱动转录。
然而，这项新研究发现，在细菌中超过一半的启动子是双向的，意味着它们的DNA可以从两个方向启动转录。研究人员把这种启动子起名为“双向启动子”，即两个不同的转录起始位点共享相同的启动子区域，且关键位置具有对称性。使用基因组规模的筛查方法，研究证明在大肠杆菌基因组中检测到的所有转录起始位点中，有19%是双向启动子。
双向启动子同样广泛存在于其他细菌、古细菌等多样的原核生物中，并且具有固有的对称性，即转录起始所需的特异性碱基相互共位于相反的DNA链上。
研究人员指出，真核生物细胞中也存在双向启动的现象，但机制与原核生物不同。在原核生物中，DNA序列对称性使其启动子具有双向性，RNAP可以在任一方向结合相同的DN***段以启动转录。这些转录起始位点距离很近，通常为18或23个碱基。相反，在真核生物中每个DNA链上的转录起始位点的距离相隔数百或数千个基因，没有重叠的DN***段。
▲启动子双向性在原核生物和真核生物中基础不同
这些DNA序列为什么能够双向读取的确切原因仍需要进一步研究。研究团队正在考虑的一个假设是，双向读取的机制有助于避免与其他序列的读取“冲突”。换句话说，不同DNA序列的双向启动子负责转录翻译不同的mRNA，这在启动子的之间创造了一个“平衡行为”，即只能有一个RNAP绑定到启动子，在另一个方向上稳定RNAP的激活因子会在相反方向上抑制RNAP的结合。
尽管目前的研究主要集中在细菌上，启动子的对称性很可能也存在于人类、动物和其他生物体中。研究人员下一步将研究更接近人类细胞的酵母细胞中双向启动子的读取与转录现象。
该研究主要作者David Grainger教授解释说：“大多数关于基因信号的研究都忽略了对称性，但我们认为这是非常重要的，代表了一个尚未被研究的调节基因的全新水平。了解基因是如何被读取的是生物技术许多分支的基础。例如，许多药物都依赖于能否控制基因的读取方式。因此充分了解这些信号是如何工作的，以及我们如何利用这些知识来改善医疗保健非常重要。”
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