Исследователи из Дартмутского колледжа обнаружили, что расположение генов, или 'генный синтаксис', внутри плазмиды значительно влияет на экспрессию генов. Это открытие подчеркивает важность размещения генов, подобно тому, как порядок слов влияет на смысл предложения.
Генный синтаксис имеет значение
Исследование, опубликованное в Journal of Biological Engineering, показывает, что изменение генного синтаксиса влияет на движение транскрипционной машины вдоль ДНК, взаимодействие между репликацией и транскрипцией, а также на вариабельность экспрессии генов. Исследователи систематически анализировали влияние порядка и ориентации генов на плазмиды, которые представляют собой небольшие кольцевые молекулы ДНК, часто встречающиеся в бактериях и используемые для изучения функции генов.
Экспериментальный дизайн и результаты
Исследователи сконструировали плазмиды с флуоресцентными репортерными генами в разных порядках и ориентациях, сохраняя при этом промоторы и сайты связывания рибосом идентичными. Результаты показали, что изменения в генном синтаксисе приводили к значительным различиям в уровнях экспрессии и вариабельности. Например, экспрессия зеленого флуоресцентного белка (GFP) варьировалась более чем в 1,8 раза в зависимости от его размещения. Гены, выровненные в том же направлении, что и начало репликации плазмиды, демонстрировали более высокую экспрессию, в то время как тандемная ориентация генов приводила к более сильной экспрессии, а дивергентная ориентация подавляла активность генов.
Последствия для синтетической биологии
Изменение порядка генов также изменяло уровни экспрессии, подтверждая, что как положение, так и ориентация влияют на выход генов. Эти результаты показывают, что генный синтаксис является важным элементом дизайна. Рассматривая генный синтаксис как настраиваемую переменную, синтетические биологи и биоинженеры могут улучшить предсказуемость и точность генетических инструментов, открывая путь для оптимизированных методов генной инженерии и более эффективных генных схем для различных применений.