Исследователи из Медицинской школы при Вашингтонском университете нашли быстрый способ создания мутантов. Они добились уменьшения активности ДНК, внедряя в нее короткие последовательности нуклеотидов. Новый метод позволит быстро выяснять функции генов для их дальнейшей модификации. Статья ученых опубликована в Nature communications.
Для того чтобы понять, что делает определенный ген, ученые выключают (нокаутируют) его и определяют, как это повлияет на организм. Однако этот метод может привести к ранней гибели мутанта, если ДНК кодировала важный для жизни белок. Поэтому ученые заинтересованы в получении гипоморфных мутаций, которые не подавляют, а снижают активность гена.
Однако внесение таких мутаций в клетки организма представляет собой проблему для исследователей. Чтобы выяснить, какие изменения надо ввести в ген, нужно потратить много времени на поиск мутаций, которые не будут его нокаутировать. Кроме того, существующие методы не позволяют точно регулировать уровень экспрессии ДНК (процесса преобразования наследственной информации в белок).
Исследователи разработали новый универсальный способ получения гипоморфных мутаций, которые влияют на синтез белка. Для этого они присоединили к началу гена последовательность из А-нуклеотидов (содержащих аденин). Она вызывает неустойчивость информационной РНК, которая переносит генетическую информацию с ДНК к рибосомам, на которых синтезируется белок.
В своих исследованиях ученые использовали копии гена, который кодирует флуоресцентный полипептид. Они вставили в них последовательности длиной от 9 до 36 адениловых нуклеотидов, полагая, что чем длиннее вставка, тем менее активной будет экспрессия гена. На первом этапе эксперимента модифицированные гены были внедрены в клетки кишечной палочки (Escherichia coli). Затем ученые по интенсивности флуоресценции определяли количество белкового продукта. Выяснилось, что длинные цепочки А-нуклеотидов действительно сильнее тормозили синтез белка.
Такой же результат был получен при внедрении различных генов в одноклеточные эукариоты Tetrahymena thermophila, клетки растений табака Nicotiana benthamiana, культуры раковых клеток человека, а также в плодовых мух Drosophilla melanogaster. Кроме того, ученые показали, что с помощью своего метода они могут регулировать активность функциональных генов, которые кодируют важные для организмов белки. Так, они уменьшили способность E.coli сопротивляться действию антибиотика хлорамфеникола, модифицируя соответствующую ДНК.