Springende genen, transposons, maken deel uit van het genoom van de meeste organismen, geaggregeerd in families en kan het genoom beschadigen door te springen. Hoe gastheren het springen onderdrukken is goed onderzocht. Waarom ze nog kunnen springen is tot nu toe nauwelijks begrepen. Onderzoekers van Vetmeduni Wenen onderzochten voor het eerst in alle transposons van het gastheerorganisme, welke eigenschappen en gastomgevingen het springen vergemakkelijken. Ze lieten zien dat familieband belangrijker is dan positie.

Het genoom van een typisch organisme bestaat uit vele genen die als kralen aaneengeregen zijn. Deze afstemming is verrassend stabiel geweest, zelfs gedurende zeer lange evolutionaire perioden. Naast deze genen, er zijn ook veel mobiele elementen, parasitair genoemd, die zijn verspreid over het hele genoom en geaggregeerd in verschillende families op basis van hun verwantschap. Deze springgenen, de transposons, gemakkelijk van positie kunnen veranderen. Daarom, hun positie is niet evolutionair geconserveerd. Als ze van positie veranderen, ze kunnen, bijvoorbeeld, direct in functionele genen springen, die de functie van deze genen verandert of zelfs volledig inactiveert. Dus, gastheerorganismen hebben geleerd het springen te beheersen en te verminderen.

Echter, ondanks alle beschermende maatregelen, er kunnen massale mobilisaties zijn van transposonfamilies in stresssituaties. Voor deze situaties moeten ze specifieke tools (RNA's) leveren. Maar wat is de beslissende informatie om deze tools te produceren? Onderzoekers van het Institute of Population Genetics van de University of Veterinary Medicine, Vienna heeft nu voor het eerst aangetoond dat elke transposonfamilie de signalen in een cel op een andere manier interpreteert en verschillende strategieën gebruikt om te beslissen wanneer de tools voor het springen in het genoom moeten worden geactiveerd.

Springgenen zijn parasieten

Hoewel het aandeel van transposonsequenties in het genoom van organismen hoog kan zijn - ongeveer 45 procent bij mensen -, ze zijn in diskrediet gebracht. Hun springgedrag beschadigt meestal de structuur van het genoom. Ongecontroleerde verspreiding zou de dood van de cel tot gevolg hebben. Daarom, de focus van transposon-onderzoek lag op strategieën die organismen gebruiken om springen te onderdrukken. Ondanks deze beschermende maatregelen, transposons springen onder specifieke omgevingsomstandigheden of stress. Deze observatie toont aan dat transposons mechanismen moeten hebben om deze controle te vermijden. Transposons hebben geschikt gereedschap nodig om te springen. Maar het is nog niet begrepen, noch onderzocht in alle transposonfamilies hoe de productie van deze tools wordt gereguleerd.

Daarom, de studie van Ana Marija Jakšic onderzocht in een genoombrede analyse hoe transposons worden voorbereid om te springen. Voor dit doeleinde, de onderzoekers stelden twee verschillende fruitvliegpopulaties bloot aan verschillende temperaturen. Daarna brachten ze de volgorde van de springgenen in kaart, met behulp van de "next generation sequencing"-methoden. Ze konden laten zien dat bijna alle gezinnen gereedschappen produceren waarmee springen, maar de omvang hangt af van twee verschillende factoren.

"Onze studie heeft aangetoond dat de activiteit van transposons niet alleen van zichzelf afhangt, maar ook van factoren die de gastheercellen produceren, ", legt Jakšic uit. In de gensequentie van transposons is er een bindingsplaats voor gastheerspecifieke factoren die de transcriptie van genen in de cellen positief reguleren. twee factoren werken samen - de familiespecifieke bindingsplaats en de gastheerfactoren die worden gereguleerd door de omgeving en genetische achtergrond. "Omdat alle leden van een familie dezelfde bindingssequenties hebben, alle kopieën van de gezinsleden, verspreid over het genoom, op dezelfde manier reageren op omgevingsinvloeden, ’ zei de hoofdauteur.

Partijdiscipline voor gerelateerde transponeerbare elementen

"Het was belangrijk voor ons om te zien dat de positie in het genoom geen sterke invloed heeft op de activiteit van een transposon, " zei de laatste auteur Christian Schlötterer. "Omdat de leden van een transposonfamilie sterk op elkaar lijken, ze delen ook de meeste bindingsplaatsen. Dit betekent:Wanneer het signaal om te springen wordt gegeven, dit raakt het hele gezin - partijdiscipline in zekere zin."

Voorbereiding op het springen kan waardevolle informatie opleveren, niet alleen over de transposons zelf, maar ook over de effecten van de positieverandering. Het inbrengen van springgenen is niet per se slecht voor de structuur van het genoom. "Hoewel transposons in diskrediet worden gebracht vanwege hun voornamelijk schadelijke mutagene werking, hun nieuwe positie kan een positieve invloed hebben op naburige genen. Dit kan al snel leiden tot functionele innovaties. Een heel goed voorbeeld is resistentie tegen insecticiden bij fruitvliegen:ze werden resistent tegen DDT door een springend transposon, " zei Jakšic.