Для генов томата один плюс один не всегда равняется двум

И люди, и томаты бывают разных форм и размеров. Это происходит из-за уникального набора генетических вариаций — мутаций — у каждого индивидуума, которые влияют на работу генов. Миллионы мелких генетических вариаций, сложенные вместе, затрудняют предсказание влияния конкретной мутации на любой организм.

Профессор Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (CSHL) и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Зак Липпман показал, как генетические вариации у томатов могут влиять на эффект конкретной мутации. Он работает над тем, чтобы научиться предсказывать эффекты мутаций у разных сортов томатов.

В этом исследовании команда Липпмана использовала CRISPR для редактирования двух генов томата, контролирующих размер плода: SlCV3 и SlWUS. Они создали более 60 мутантов, удаляя небольшие фрагменты ДНК в промоторных областях — участках рядом с генами, которые контролируют их экспрессию.

Результаты были разными:

• В некоторых случаях отдельные мутации немного увеличивали размер плодов.
• Некоторые пары мутаций не меняли размер плода вообще.
• Несколько синергетических комбинаций вызвали резкое, непредсказуемое увеличение размера плода.

Липпман объясняет:

«Настоящий Святой Грааль в селекции сельскохозяйственных культур — это предсказуемость. Чтобы, если я мутирую эту последовательность, я получал этот эффект. Потому что существует целое море других вариантов, которые природа накопила рядом с мутацией, которую вы создаёте, а также разбросанных по всему геному, многие из которых могут влиять на конкретную создаваемую вами мутацию».

Этот диапазон взаимодействий для любых двух мутаций моделирует последствия возникновения единичной мутации в разных генетических фонах. Эффект сравним с тем, что наблюдается при некоторых человеческих заболеваниях, где у некоторых людей могут быть определённые предсуществующие мутации, защищающие их от болезнетворных мутаций.

Команда Липпмана продолжит количественную оценку того, как индивидуальные и комбинированные мутации влияют на определённые признаки сельскохозяйственных культур. Пока они измерили взаимодействия между двумя отдельными мутациями, но в геномах существуют миллионы вариаций. Липпман надеется изучить достаточно измеримых взаимодействий, чтобы сделать селекцию более предсказуемой и эффективной.

Исследование опубликовано в журнале Nature Plants.