Дисциплина партии для прыгающих генов
Прыгающие гены (транспозоны) — это мобильные элементы, присутствующие в геноме большинства организмов. Они объединены в семейства и могут повреждать геном, меняя свою позицию. Хотя механизмы подавления их активности хозяином хорошо изучены, причины, по которым они всё ещё могут прыгать, оставались мало понятны. Исследователи из Венского университета ветеринарной медицины (Vetmeduni Vienna) впервые изучили, какие свойства и условия в клетке-хозяине облегчают прыжок, и показали, что принадлежность к семейству важнее позиции в геноме.
Прыгающие гены — паразиты
Несмотря на значительную долю в геноме (около 45% у человека), транспозоны считаются вредными, так как их перемещение часто повреждает геном. Неконтролируемое распространение привело бы к гибели клетки. Хотя организмы научились подавлять прыжки, в стрессовых ситуациях может происходить массовая мобилизация целых семейств транспозонов. Для этого им нужны специфические инструменты (РНК), но регуляция их производства у разных семейств не была изучена.
Геномный анализ активности
В исследовании Аны Марии Якшич был проведён полногеномный анализ подготовки транспозонов к прыжку. Две разные популяции плодовых мух (Drosophila) подвергали воздействию разных температур, а затем картировали последовательности прыгающих генов методами секвенирования нового поколения (next generation sequencing).
Результаты показали:
- Почти все семейства транспозонов производят инструменты для прыжка.
- Уровень активности зависит от двух факторов:
- Семейство-специфичные сайты связывания в последовательности транспозона.
- Факторы хозяина, регулируемые средой и генетическим фоном.
«Активность транспозонов зависит не только от них самих, но и от факторов, которые производят клетки-хозяева», — пояснила Якшич. Поскольку все члены одного семейства имеют одинаковые сайты связывания, все их копии в геноме реагируют на внешние воздействия одинаково.
Дисциплина семейства важнее позиции
«Для нас было важно увидеть, что позиция в геноме не оказывает сильного влияния на активность транспозона», — сказал последний автор работы Кристиан Шлёттерер. Из-за сильного сходства члены семейства разделяют большинство сайтов связывания. Когда поступает сигнал к прыжку, он затрагивает всё семейство — в определённом смысле, это «партийная дисциплина».
Потенциальная польза прыжков
Хотя транспозоны в основном вредны из-за мутагенного эффекта, их новая позиция может положительно влиять на соседние гены, приводя к быстрым функциональным инновациям. Классический пример — устойчивость плодовых мух к инсектициду ДДТ, которая возникла благодаря прыжку транспозона.