Внешнее влияние: Гены вне ядра оказывают непропорционально большое воздействие
Новое исследование Калифорнийского университета в Дэвисе показывает, что крошечная доля ДНК клетки, расположенная вне клеточного ядра, оказывает непропорционально большое влияние на метаболизм клетки. Работа, проведённая на модельном растении Arabidopsis, может иметь значение для будущих методов лечения наследственных заболеваний у людей.
Растительные и животные клетки несут большую часть своих генов в хромосомах в ядре. Однако они также содержат небольшое количество генов в органеллах вне ядра: в митохондриях (генерируют энергию) и в хлоропластах (осуществляют фотосинтез у растений).
Влияние генов вне ядра было известно более раннему поколению экологов и селекционеров. Впервые этот эффект был количественно оценен с помощью геномного подхода.
Исследователи изучили, как вариации в 25 000 ядерных генов и 200 генов органелл влияют на уровни тысяч индивидуальных химических веществ (метаболитов) в листовой ткани 316 отдельных растений Arabidopsis.
Ключевые результаты:
- 80% измеренных метаболитов напрямую зависели от вариаций в генах органелл — примерно такая же доля, как и для вариаций в гораздо большем количестве ядерных генов.
- Также были обнаружены косвенные эффекты: гены органелл регулировали активность ядерных генов, которые, в свою очередь, влияли на метаболизм.
Подобные эффекты могут происходить и в клетках млекопитающих. Это имеет значение для:
- Терапий ЭКО, направленных на предотвращение передачи от матери к ребёнку заболеваний, вызванных дефектными митохондриями (например, методика «эмбрионов от трёх родителей»).
- Крупных популяционных исследований, связывающих такие состояния, как ожирение, с конкретными генами — в них следует больше учитывать гены органелл.
Исследование опубликовано 8 октября в онлайн-журнале eLife.