Влияние положения гена на хромосоме на его мутации
Новое исследование профессора Калина Гуэта и аспирантки Магдалены Штайнрюк из Института науки и технологий Австрии (IST Austria) показывает, что соседство гена на хромосоме влияет на то, как и могут ли вообще происходить мутации, изменяющие его активность. Работа опубликована в открытом журнале eLife.
Контекст: Эволюция и адаптация организмов, от бактерий до человека, во многом зависят от изменений в активности генов, вызванных мутациями. Положение гена на хромосоме ранее мало изучалось как фактор, влияющий на этот процесс.
Эксперимент: Учёные использовали метод экспериментальной эволюции на кишечной палочке (Escherichia coli). Они искусственно разместили ген устойчивости к антибиотику тетрациклину в разных участках её хромосомы. Изначально ген был почти полностью "выключен". Бактерии помещали в среду с возрастающей концентрацией тетрациклина, что создавало давление отбора: чтобы выжить и размножиться, им нужно было активировать ген с помощью мутаций.
Ключевой результат: Вероятность выживания бактерий сильно зависела от положения гена на хромосоме. В одних участках хромосомы бактерии адаптировались (активировали ген) легче, чем в других.
Причина: Соседние гены влияют на то, какие типы мутаций могут произойти с изучаемым геном. Некоторые мутации возможны только при определённом генетическом контексте, который обеспечивают или не обеспечивают гены-соседи.
Выводы и значение:
- "Гены не существуют в изоляции" — они могут влиять на мутационный и адаптивный потенциал соседних генов.
- Организация генов на хромосоме является одновременно причиной и следствием эволюционных изменений.
- Это открытие важно для понимания развития антибиотикорезистентности: вероятность появления устойчивости через активирующие мутации сильно зависит от генетического окружения (соседства) гена.
- В будущем учёт таких "хромосомных соседских эффектов" может помочь лучше прогнозировать возникновение новой устойчивости к антибиотикам.