Наблюдение за «прыгающими генами» в реальном времени

«Прыгающие гены», или транспозоны (транспозируемые элементы, TE), присутствуют во всех доменах жизни. Они могут перемещаться по хромосоме, влияя на экспрессию генов и способствуя мутациям. Около половины человеческого генома состоит из таких элементов. С 1940-х годов их изучали косвенными методами, которые не позволяли точно определить механизмы и причины их «прыжков».

В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные из Университета Иллинойса впервые наблюдали активность транспозонов в реальном времени в живых клетках.

Ключевые выводы:

• Активность «прыгающих генов» выше, чем предполагалось ранее.
• Скорость их перемещения не случайна, а зависит от условий среды, например, наличия питательных веществ для роста клеток.

Методология:

Для наблюдений использовали синтетическую биологическую систему на основе бактерии Escherichia coli. Активность транспозонов связали с экспрессией флуоресцентных репортёров (синего и жёлтого белков). При «прыжке» гена клетка начинала светиться, что фиксировали с помощью флуоресцентной микроскопии. Клетки светились интенсивнее в неблагоприятных условиях.

Компьютерное моделирование:

Расчёты и симуляции роста бактериальных колоний показали, что наблюдаемая активность транспозонов не является чисто случайной. На неё влияют факторы среды и наследственность.

Значение исследования:

Прямое наблюдение за перестройкой генома в живых клетках позволяет точнее изучать скорость адаптации и эволюционные процессы на молекулярном уровне. Это важно для понимания широкого круга вопросов — от возникновения жизни до распространения рака, где клетки быстро мутируют.