Новый метод TF-HighEvo ускоряет изучение мутаций у плодовых мух

Новый метод TF-High-Evolutionary (TF-HighEvo) позволяет проводить масштабную оценку de-novo мутаций у многоклеточных организмов. Он был разработан совместно с исследователями из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) и лаборатории Фридриха Мишера Общества Макса Планка.

Проблема: Изучение генетических вариаций у Drosophila melanogaster (плодовой мушки) традиционно опиралось на уже существующие мутации (standing genetic variation). В отличие от быстро размножающихся бактерий, мухи имеют низкую скорость размножения и мутирования, что не позволяет изучать de-novo мутации в короткие сроки. Кроме того, у всех изученных организмов большая часть генетических вариаций находится в регуляторных областях генома, а не в самих генах, и оценить их влияние сложнее.

Решение метода TF-HighEvo: Метод значительно повышает частоту мутаций у дрозофилы прицельно, для конкретных путей регуляции генов. Он заключается в присоединении мутатора к факторам транскрипции (TFs), контролирующим экспрессию генов. Метод сочетает слияние TFs in vivo с активационно-индуцированной деаминазой (AID), что обеспечивает постоянные мутации в зародышевой линии на сайтах связывания TFs по всей регуляторной сети дрозофилы.

Результаты исследования: Популяции дрозофил, экспрессирующие конструкт TF-HighEvo, накапливали мутации с частотой выше, чем в природных популяциях. Мутации группировались вокруг целевых сайтов связывания TFs, что приводило к появлению различных морфологических фенотипов, соответствующих роли меченых факторов транскрипции — Bicoid (раннее эмбриональное развитие) и Distal-less (рост конечностей).

«Этот подход меняет правила игры... Он открывает ранее немыслимые пути для экспериментальной эволюции у плодовых мух. TF-HighEvo позволяет нам оценить генетическую основу фенотипической изменчивости и то, как эволюционируют конкретные пути», — заявила доктор Луиза Пальярес, один из ведущих исследователей.

Широкие перспективы: Методология может быть применена и к другим многоклеточным организмам. Возможность индуцировать и изучать de-novo мутации контролируемым образом углубит понимание генетических основ развития и эволюции, что важно для эволюционной, развивательной и синтетической биологии.

Работа опубликована в журнале Molecular Biology and Evolution.