Неожиданно слабое влияние мутаций у бактерий открывает новые перспективы

Большинство мутаций в генах бактерии Salmonella оказывают на её приспособленность удивительно слабое негативное влияние. И это верно независимо от того, приводят ли они к изменениям в бактериальных белках или нет. Об этом сообщают учёные из Уппсальского университета в статье, опубликованной в престижном журнале Science.

Исследователи изучили влияние мутаций на скорость роста бактерии Salmonella и показали, что большинство мутаций в целом имеют очень небольшой эффект. Более того, негативные эффекты схожи по величине для изменений, приводящих к замене аминокислот в белках (так называемые несинонимичные мутации), и для мутаций, не меняющих белковую последовательность (синонимичные мутации).

«Результаты открывают совершенно новую главу для экспериментальных исследований мутаций и показывают, что нам нужно изменить взгляд на то, как мутации приводят к негативным эффектам», — говорит профессор Дан Андерссон, ведущий автор исследования.

Центральный вопрос эволюционной биологии, медицинской генетики, биологии сохранения видов и селекции животных — как и почему мутации влияют на способность организма выживать. Обычно эти вопросы изучаются с помощью анализа последовательностей ДНК, из которых делаются выводы о том, какие мутации наиболее распространены и закрепились в ДНК организма.

Учёные из Уппсалы использовали другой — экспериментальный — метод, с помощью которого они могут вводить случайные индивидуальные мутации в любой выбранный ген, метод, ранее использовавшийся в основном для вирусов. Были мутированы два гена, кодирующие белки, входящие в состав рибосом. С помощью чрезвычайно чувствительных измерений роста аспирант Питер Линд показал, что большинство мутаций снижали скорость роста бактерий всего на 0,500%. Ни одна мутация полностью не отключала функцию белков, и очень немногие не оказывали никакого влияния.

Ещё более удивительным был факт, что мутации, не меняющие белковую последовательность, имели негативные эффекты, схожие с эффектами мутаций, приводящих к замене аминокислот. Возможное объяснение состоит в том, что большинство мутаций могут оказывать своё негативное влияние, изменяя структуру мРНК, а не белки, как это обычно предполагается.