Hoppande gener, transposoner, är en del av genomet hos de flesta organismer, aggregeras i familjer och kan skada genomet genom att hoppa. Hur värdar undertrycker hoppningen är väl undersökt. Varför de fortfarande kan hoppa har knappast förståtts hittills. Forskare från Vetmeduni Wien undersökte för första gången alla transposoner av värdorganismen, vilka fastigheter och värdmiljöer som underlättar hoppning. De visade att familjetillhörighet är viktigare än position.

Genomet hos en typisk organism består av många gener som är strängade som pärlor. Denna anpassning har varit förvånansvärt stabil även under mycket långa evolutionära perioder. Förutom dessa gener, det finns också många mobila element, kallas parasit, som är spridda över hela genomet och aggregerade i olika familjer enligt deras släktskap. Dessa hoppgener, transposonerna, kan enkelt ändra sin position. Därför, deras position har inte bevarats evolutionärt. När de ändrar sin position, Dom kan, till exempel, hoppa direkt in i funktionella gener, som ändrar funktionen hos dessa gener eller till och med inaktiverar dem helt. Således, värdorganismer har lärt sig att kontrollera och minska hoppning.

Dock, trots alla skyddsåtgärder, det kan finnas massiva mobiliseringar av transposonfamiljer i stresssituationer. De måste tillhandahålla specifika verktyg (RNA) för dessa situationer. Men vilken är den avgörande informationen för att ta fram dessa verktyg? Forskare från Institute of Population Genetics vid University of Veterinary Medicine, Wien har nu för första gången visat att varje transposonfamilj tolkar signalerna i en cell på olika sätt och använder olika strategier för att bestämma när man ska aktivera verktygen för att hoppa i genomet.

Hoppande gener är parasiter

Även om andelen transposonsekvenser i genomet hos organismer kan vara hög - cirka 45 procent hos människor -, de är misskrediterade. Deras hoppbeteende skadar mestadels genomets struktur. Okontrollerad spridning skulle resultera i cellens död. Därför, fokus för transposonforskningen låg på strategier som organismer använder för att undertrycka hopp. Trots dessa skyddsåtgärder, transposoner hoppar under specifika miljöförhållanden eller stress. Denna observation visar att transposoner måste ha mekanismer för att undvika denna kontroll. Transposoner behöver lämpliga verktyg för att hoppa. Men det har ännu inte förståtts, inte heller undersökt i alla transposonfamiljer hur produktionen av dessa verktyg regleras.

Därför, studien av Ana Marija Jakšic undersökte i en genomomfattande analys hur transposoner förbereds för att hoppa. För det här syftet, forskarna exponerade två olika fruktflugapopulationer för olika temperaturer. Sedan kartlade de sekvenserna för de hoppande generna, med "nästa generations sekvensering"-metoder. De kunde visa att nästan alla familjer producerar verktyg som möjliggör hoppning, men omfattningen beror på två olika faktorer.

"Vår studie har visat att aktiviteten hos transposoner inte bara beror på dem själva utan också på faktorer som värdcellerna producerar, " förklarade Jakšic. I gensekvensen för transposoner finns ett bindningsställe för värdspecifika faktorer som positivt reglerar transkriptionen av gener i cellerna. två faktorer samverkar - det familjespecifika bindningsstället och de värdfaktorer som regleras genom miljön och genetisk bakgrund. "Eftersom alla medlemmar i en familj har samma bindningssekvenser, alla kopior av familjemedlemmarna, sprids över genomet, reagerar på samma sätt på miljöpåverkan, sa huvudförfattaren.

Partidisciplin för relaterade överförbara element

"Det var viktigt för oss att se att positionen i genomet inte har ett starkt inflytande på aktiviteten hos en transposon, ", sa den senaste författaren Christian Schlötterer. "Eftersom medlemmarna i en transposonfamilj liknar varandra starkt, de delar också de flesta av bindningsställena. Detta betyder:När signalen för hopp ges, detta påverkar hela familjen - partidisciplin i en viss mening."

Förberedelser för hoppning kan ge värdefull information, inte bara om själva transposonerna utan också om effekterna av förändringen i position. Införandet av hoppgener är inte nödvändigtvis dåligt för genomets struktur. "Även om transposoner misskrediteras på grund av deras huvudsakligen skadliga mutagena effekt, deras nya position kan ha en positiv inverkan på närliggande gener. Detta kan snabbt leda till funktionella innovationer. Ett mycket bra exempel är resistens mot insekticider i fruktflugor:De blev resistenta mot DDT på grund av en hoppande transposon, " sa Jakšic.