Các nhà nghiên cứu tại Đại học Dartmouth đã phát hiện ra rằng sự sắp xếp của các gen, hay 'cú pháp gen', trong một plasmid ảnh hưởng đáng kể đến sự biểu hiện gen. Phát hiện này nhấn mạnh tầm quan trọng của vị trí gen, tương tự như cách thứ tự từ ảnh hưởng đến ý nghĩa của một câu.
Cú pháp gen rất quan trọng
Nghiên cứu, được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật Sinh học, tiết lộ rằng việc thay đổi cú pháp gen ảnh hưởng đến sự di chuyển của bộ máy phiên mã dọc theo DNA, sự tương tác giữa sao chép và phiên mã, và sự biến đổi trong biểu hiện gen. Các nhà nghiên cứu đã phân tích một cách có hệ thống tác động của thứ tự và hướng gen trên plasmid, là các phân tử DNA nhỏ, hình tròn thường thấy trong vi khuẩn và được sử dụng để nghiên cứu chức năng gen.
Thiết kế và kết quả thử nghiệm
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra các plasmid với các gen báo cáo huỳnh quang theo các thứ tự và hướng khác nhau, đồng thời giữ cho các promoter và vị trí liên kết ribosome giống hệt nhau. Kết quả cho thấy rằng những thay đổi trong cú pháp gen dẫn đến sự khác biệt đáng kể về mức độ biểu hiện và sự biến đổi. Ví dụ, sự biểu hiện của protein huỳnh quang xanh (GFP) thay đổi hơn 1,8 lần tùy thuộc vào vị trí của nó. Các gen được căn chỉnh theo cùng hướng với nguồn gốc sao chép của plasmid thể hiện sự biểu hiện cao hơn, trong khi hướng gen song song dẫn đến sự biểu hiện mạnh hơn và hướng phân kỳ ức chế hoạt động của gen.
Ý nghĩa đối với sinh học tổng hợp
Việc chuyển đổi thứ tự gen cũng làm thay đổi mức độ biểu hiện, xác nhận rằng cả vị trí và hướng đều ảnh hưởng đến đầu ra của gen. Những phát hiện này chứng minh rằng cú pháp gen là một yếu tố thiết kế quan trọng. Bằng cách coi cú pháp gen như một biến có thể điều chỉnh, các nhà sinh học tổng hợp và kỹ sư sinh học có thể cải thiện khả năng dự đoán và độ chính xác của các công cụ di truyền, mở đường cho các kỹ thuật kỹ thuật di truyền được tối ưu hóa và các mạch gen hiệu quả hơn cho các ứng dụng khác nhau.