Новое исследование показывает, как мобильная ДНК выживает и процветает в растениях и животных
Фрагменты подвижной ДНК, называемые транспозонами (TEs), заполняют геномы растений и животных. Однако оставалось неясным, как геном может пережить быстрый всплеск сотен или даже тысяч новых вставок транспозонов.
Впервые исследование, проведённое под руководством биологов растений из Университета Джорджии, задокументировало влияние такого всплеска в штамме риса, который накапливает более 40 новых вставок транспозона mPing на одно растение за поколение.
Главным сюрпризом стало то, что влияние на растение-хозяина оказалось умеренным. Более того, исследование показало, что генетическое разнообразие, создаваемое массовыми и быстрыми вставками TEs, может неожиданным образом приносить растению пользу.
«То, что мы обнаружили, было совершенно новым и действительно ошеломляющим», — сказала Сьюзан Весслер, руководитель исследования. — «Мы выяснили, что изучаемый нами транспозон избегает сайтов вставки в экзоны. Но, возможно, ещё важнее то, что для риса и других самоопыляющихся растений всплески активности транспозонов могут быть одним из ключевых решений для быстрого создания генетического разнообразия перед лицом постоянно меняющейся среды».
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Ключевые методы и выводы
- Была использована полная последовательность генома риса и новый метод высокопроизводительного секвенирования ДНК для определения точных мест почти 2000 новых вставок mPing.
- С помощью технологии ДНК-микрочипов учёные определили влияние большинства этих вставок на экспрессию генов риса.
- Было показано, что большое подмножество новых аллелей, содержащих mPing, может приносить пользу растению, создавая новые регуляторные сети, индуцируемые стрессом (таким как засуха и засоление).
Наблюдение за активным процессом амплификации транспозона даёт важное представление о вставках, произошедших в далёком прошлом, и может помочь понять, почему эти повсеместные фрагменты ДНК составляют большую часть геномов растений и животных.