Дослідники з Дартмутського коледжу виявили, що порядок розташування генів, або 'генний синтаксис', у плазміді суттєво впливає на експресію генів. Це відкриття підкреслює важливість розміщення генів, подібно до того, як порядок слів впливає на значення речення.
Генний синтаксис має значення
Дослідження, опубліковане в Journal of Biological Engineering, показує, що зміна генного синтаксису впливає на рух транскрипційного апарату вздовж ДНК, взаємодію між реплікацією та транскрипцією, а також на варіабельність експресії генів. Дослідники систематично проаналізували вплив порядку та орієнтації генів на плазміди, які є невеликими, кільцевими молекулами ДНК, що часто зустрічаються в бактеріях і використовуються для вивчення функції генів.
Експериментальний дизайн та результати
Дослідники створили плазміди з флуоресцентними репортерними генами в різних порядках і орієнтаціях, зберігаючи промотори та ділянки зв'язування рибосом ідентичними. Результати показали, що зміни в генному синтаксисі призвели до значних відмінностей у рівнях експресії та варіабельності. Наприклад, експресія зеленого флуоресцентного білка (GFP) змінювалася більш ніж у 1,8 рази залежно від його розміщення. Гени, вирівняні в тому ж напрямку, що й початок реплікації плазміди, демонстрували вищу експресію, тоді як тандемна орієнтація генів призводила до сильнішої експресії, а розбіжна орієнтація пригнічувала генну активність.
Наслідки для синтетичної біології
Зміна порядку генів також змінила рівні експресії, підтверджуючи, що як положення, так і орієнтація впливають на вихід генів. Ці висновки показують, що генний синтаксис є важливим елементом дизайну. Розглядаючи генний синтаксис як змінну, яку можна налаштувати, синтетичні біологи та біоінженери можуть покращити передбачуваність і точність генетичних інструментів, відкриваючи шлях для оптимізованих методів генної інженерії та більш ефективних генних схем для різних застосувань.