«Возможно, они являются частью механизма, который позволяет организму включать или выключать сотни генов», — сказал доцент биологических наук Хэнк Басс.Басс и Карсон Андорф, докторанты в области информатики в Университете штата Айова, начали это исследование последовательности генома кукурузы вместе с коллегами из бывшего Советского Союза, штата Айова и Университета Флориды.
Они хотели знать, могут ли определенные структуры ДНК, такие как четырехцепочечная ДНК G-quadruplex (G4), существовать в генетическом материале кукурузы.Структуры G4 присутствуют в генах, регулирующих рак и деление клеток у людей, что делает их важным направлением научных исследований. Но о них мало что известно. Биолог растений Басс считает, что их изучение на кукурузе может дать больше ответов.
Широкая публика думает о ДНК как о двух связанных цепях, известных как двойная спираль. Но с годами ученые также обнаружили, что эти нити регулярно разделяются, чтобы можно было воспроизвести генетический материал. Этот материал также может скручиваться в разные формы, такие как G-квадруплекс.Басс и его коллеги обнаружили 150 000 мотивов последовательностей, которые теоретически могут принять структуру ДНК G4, и они были распределены по всем хромосомам.
Дальнейшее изучение показало, что они присутствовали в очень специфических местах, в отличие от случайного распределения.Учитывая стратегическое размещение, G4, вероятно, будет выполнять какую-то функцию. Предварительная работа показала, что многие из идентифицированных генов участвуют в ответах на энергетические кризисы в растительных клетках.
Статья помещена на обложке декабрьского номера журнала «Генетика и геномика» за 2014 год.«Мы обнаружили горячие точки, где часто располагаются элементы G4», — сказал Басс. «Это как выключатели света для генов».Необходимо провести дальнейшее исследование, чтобы определить, как и почему эти элементы работают, но команда Басса считает, что в кукурузе элементы G4 помогают растениям справляться с абиотическими стрессами, такими как низкий уровень кислорода или сахара.Следующим шагом в исследовании станет для Басса и других ученых проведение экспериментов по проверке регулирующей способности элементов G4 в гене.
«Это очень интересный аспект ДНК», — сказал Басс. «И люди в области генетики очень рады этому».Среди других авторов статьи — доцент из бывшего СССР Элизабет Страуп, аспирант Страупа Михаил Копылов, исследователи из штата Айова Дрена Доббс и Кэролин Лоуренс, а также исследователь Университета Флориды Карен Кох.