Чем больше функций у гена, тем слабее он реагирует на изменения среды

Международная группа учёных под руководством специалистов из Университета Турку (Финляндия) на примере популяций рыб, адаптированных к разной температуре, обнаружила, что чем больше биологических функций выполняет ген, тем слабее он реагирует на изменения окружающей среды. Авторы считают, что эти выводы не только важны для понимания адаптации к изменению климата, но и могут радикально изменить подход к изучению реакции генов на любые внешние воздействия, например, на лекарственные препараты. Результаты исследования опубликованы 3 июня 2014 года в журнале Nature Communications.

Когда организму требуется больше продукта гена (обычно белка), ген «включается» (экспрессия повышается), и наоборот, когда белка нужно меньше, ген «выключается» (экспрессия снижается). Биологи годами использовали это знание для выявления генов, важных при определённых условиях. Логика проста: наибольшее значение имеют те гены, которые «включаются» или «выключаются» сильнее всего. Однако новое исследование показывает, что это не совсем так.

В своей работе Папакостас и его коллеги изучили реакцию на температуру более чем 400 генов у популяций хариуса (родственника атлантического лосося). «Мы использовали современные молекулярные методы, позволившие нам измерить реакцию генов непосредственно на уровне белка», — поясняют авторы. Прорыв произошёл, когда они сопоставили степень изменения экспрессии каждого гена с количеством известных биологических функций этого гена. «Мы обнаружили очень чёткую корреляцию между тем, насколько менялось количество белка в ответ на температуру, и количеством функций гена. Чем больше у гена функций, тем меньше менялась экспрессия белка», — объясняет ведущий автор исследования С. Папакостас.

Как эти выводы меняют текущее представление о реакции генов? «Когда речь идёт об изменениях экспрессии генов, не существует одного простого универсального решения, и наше исследование это точно показывает. Изменения экспрессии нельзя оценивать только по величине сдвига, потому что гены с большим числом функций просто не могут меняться так же сильно, как гены с меньшим числом функций. Нам необходимо разработать методы, учитывающие этот фактор. Мы считаем, что настоящее исследование представляет собой первый шаг в совершенно новом направлении для молекулярных биологов и биологов-эволюционистов», — заключают авторы.