Учёные обнаружили четырёхцепочечные элементы ДНК у кукурузы

Исследователи из Университета штата Флорида обнаружили в ДНК кукурузы элементы, которые могут влиять на экспрессию сотен или тысяч генов.

«Возможно, они являются частью механизма, который позволяет организму включать или выключать сотни генов», — сказал доцент кафедры биологических наук Хэнк Басс.

Басс и Карсон Андорф, аспирант по компьютерным наукам из Университета штата Айова, вместе с коллегами из этих университетов и Университета Флориды начали исследование генома кукурузы. Они хотели выяснить, могут ли определённые структуры ДНК, такие как четырёхцепочечная G-квадруплексная (G4) ДНК, существовать во всём генетическом материале кукурузы.

Структуры G4 присутствуют в генах, регулирующих рак и деление клеток у людей, что делает их важным объектом научных исследований. Однако о них известно не так много. Басс, биолог растений, полагал, что их изучение в кукурузе может дать больше ответов.

Общественность представляет ДНК как две соединённые нити, известные как двойная спираль. Но учёные также обнаружили, что эти нити регулярно разделяются для репликации генетического материала. Этот материал также может скручиваться в разные формы, например, в G-квадруплекс.

Басс и его коллеги обнаружили 150 000 последовательностей, которые теоретически могут образовывать структуру G4 ДНК, и они были распределены по всем хромосомам. Дальнейшее исследование показало, что они присутствуют в очень специфичных местах, а не распределены случайно.

Учитывая стратегическое расположение, G4, вероятно, выполняет какую-то функцию. Предварительная работа показала, что многие из идентифицированных генов были вовлечены в реакции на энергетический кризис внутри растительных клеток.

Статья представлена на обложке декабрьского выпуска 2014 года Journal of Genetics and Genomics.

«Мы нашли "горячие точки", где элементы G4 расположены часто», — сказал Басс. «Они похожи на выключатели света для генов».

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, как и почему работают эти элементы, но команда Басса полагает, что у кукурузы элементы G4 помогают растению справляться с абиотическими стрессами, такими как низкий уровень кислорода или сахара.

Следующим шагом в исследовании станут эксперименты по проверке регуляторной способности элементов G4 на конкретном гене.

«Это очень интересный аспект ДНК», — сказал Басс. «И люди в области генетики очень этим воодушевлены».