Naukowcy z Dartmouth College odkryli, że układ genów, czyli 'składnia genów', w plazmidzie znacząco wpływa na ekspresję genów. Odkrycie to podkreśla znaczenie umiejscowienia genów, podobnie jak kolejność słów wpływa na znaczenie zdania.
Składnia genów ma znaczenie
Badanie, opublikowane w Journal of Biological Engineering, ujawnia, że zmiana składni genów wpływa na ruch maszynerii transkrypcyjnej wzdłuż DNA, interakcję między replikacją a transkrypcją oraz zmienność ekspresji genów. Naukowcy systematycznie analizowali wpływ kolejności i orientacji genów na plazmidach, które są małymi, kolistymi cząsteczkami DNA często występującymi w bakteriach i wykorzystywanymi do badania funkcji genów.
Projekt eksperymentu i wyniki
Naukowcy skonstruowali plazmidy z genami reporterowymi fluorescencyjnymi w różnych kolejnościach i orientacjach, zachowując identyczne promotory i miejsca wiązania rybosomów. Wyniki wykazały, że zmiany w składni genów prowadziły do znaczących różnic w poziomach ekspresji i zmienności. Na przykład ekspresja zielonego białka fluorescencyjnego (GFP) różniła się o ponad 1,8 raza w zależności od jego umiejscowienia. Geny ułożone w tym samym kierunku co początek replikacji plazmidu wykazywały wyższą ekspresję, podczas gdy tandemowa orientacja genów prowadziła do silniejszej ekspresji, a rozbieżna orientacja tłumiła aktywność genów.
Implikacje dla biologii syntetycznej
Zmiana kolejności genów również zmieniła poziomy ekspresji, potwierdzając, że zarówno pozycja, jak i orientacja wpływają na wynik genów. Odkrycia te pokazują, że składnia genów jest kluczowym elementem projektowania. Traktując składnię genów jako zmienną, którą można dostroić, biolodzy syntetyczni i bioinżynierowie mogą poprawić przewidywalność i precyzję narzędzi genetycznych, utorując drogę dla zoptymalizowanych technik inżynierii genetycznej i bardziej wydajnych obwodów genowych do różnych zastosowań.