Forscher des Dartmouth College haben entdeckt, dass die Anordnung von Genen, oder 'Gen-Syntax', innerhalb eines Plasmids die Genexpression erheblich beeinflusst. Diese Erkenntnis unterstreicht die Bedeutung der Genplatzierung, ähnlich wie die Wortreihenfolge die Bedeutung eines Satzes beeinflusst.
Gen-Syntax ist wichtig
Die im Journal of Biological Engineering veröffentlichte Studie zeigt, dass die Veränderung der Gen-Syntax die Bewegung der Transkriptionsmaschinerie entlang der DNA, die Wechselwirkung zwischen Replikation und Transkription und die Variabilität der Genexpression beeinflusst. Die Forscher analysierten systematisch die Auswirkungen der Genreihenfolge und -orientierung auf Plasmide, kleine, ringförmige DNA-Moleküle, die häufig in Bakterien vorkommen und zur Untersuchung der Genfunktion verwendet werden.
Experimentelles Design und Ergebnisse
Die Forscher konstruierten Plasmide mit fluoreszierenden Reportergenen in verschiedenen Reihenfolgen und Orientierungen, wobei Promotoren und ribosomale Bindungsstellen identisch blieben. Die Ergebnisse zeigten, dass Veränderungen in der Gen-Syntax zu signifikanten Unterschieden in den Expressionsniveaus und der Variabilität führten. Beispielsweise variierte die Expression von grünem fluoreszierendem Protein (GFP) je nach seiner Platzierung um mehr als das 1,8-fache. Gene, die in der gleichen Richtung wie der Replikationsursprung des Plasmids ausgerichtet waren, zeigten eine höhere Expression, während die Tandem-Genorientierung zu einer stärkeren Expression führte und die divergente Orientierung die Genaktivität unterdrückte.
Implikationen für die synthetische Biologie
Das Ändern der Genreihenfolge veränderte auch die Expressionsniveaus und bestätigte, dass sowohl Position als auch Orientierung den Gen-Output beeinflussen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Gen-Syntax ein entscheidendes Designelement ist. Indem sie die Gen-Syntax als eine abstimmbare Variable behandeln, können synthetische Biologen und Bioingenieure die Vorhersagbarkeit und Präzision genetischer Werkzeuge verbessern und so den Weg für optimierte Gentechniktechniken und effizientere Genkreisläufe für verschiedene Anwendungen ebnen.