Новые гены формируются из ничего

Москва, 11:05, 05 Июн 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.

Принципы появления и развития новых генов – один из ключевых вопросов эволюционной биологии. Исследователи из Уппсальского университета показали, как функционируют такие структуры, которые бактерии могут выбирать из случайных последовательностей ДНК.

Результаты исследования представлены в mBio, сообщает eurekalert.org. Существуют 2 гипотезы о формировании новых генов: из существующих структур и случайных последовательностей ДНК, не похожих на имеющиеся гены и белки. В данном исследовании специалисты рассмотрели последний механизм, назвав его эволюцией заново.

Сырьем для экспериментов команды стала база данных, содержащая около 500 млн рандомизированных генетических последовательностей. Ученые выделили из нее пептидные структуры с биологическими функциями. В ходе опытов случайные сочетания генов помещали на плазмиды, вызывая их сверхэкспрессию. Затем ученые рассмотрели, дают ли структуры бактериям специфические, определяемые свойства. Например, устойчивость к антибиотикам. Команда определила несколько коротких пептидов (22-25 аминокислот), обеспечивающих сильное сопротивление аминогликозидам, препаратам, используемым в борьбе с тяжелыми инфекциями.

«Мы не возлагали особых ожиданий на проект. Открытие пептидов, повышающих устойчивость к лекарствам в 48 раз, стало сюрпризом», — сказал ведущий автор работы, доктор Майкл Нопп.

Сочетав генетические и функциональные эксперименты, ученые показали, что пептиды действуют, прикрепляясь к мембранам бактериальных клеток и влияя на их протонный потенциал. Его нарушение мешает поглощению антибиотиков, повышая стойкость к ним.

«Это – важное исследование, так как оно показывает, что полностью случайные последовательности аминокислот способны создавать новые выгодные функции. Процесс «эволюции заново» можно экспериментально изучать в лаборатории», — сказал профессор Дэн И. Андерссон.