В геномах практически всех живых организмов есть участки ДНК, способные перемещаться внутри одной клетки, — они называются мобильными генетическими элементами, или транспозонами. Это древний природный механизм, который формирует биоразнообразие и различные адаптации.
Транспозоны перемещаются через молекулу РНК или «вырезание» себя из генома и создают свои копии, тем самым изменяя последовательности цепочек ДНК. Это, в свою очередь, влияет на многие фенотипические признаки. Например, у растений могут измениться форма листьев и цвет плодов.
Если бы можно было научиться контролировать перемещения участков ДНК, появилась бы возможность использовать это явление в селекции. Первый шаг к этому сделали учёные ВНИИСБ и МФТИ — они первыми в мире смогли отследить передвижение транспозонов практически в реальном времени. Раньше такие перемещения отслеживались только между разными поколениями.
Для этого учёные использовали сразу две технологии: CANS и разработанную ими NanoCasTE. С помощью первой исследователи выделяют общую ДНК растений, определяют фрагменты ДНК с мобильными элементами и расшифровывают их. Вторая технология позволяет сравнивать полученные данные с «эталонными» последовательностями ДНК и быстро находить новые транспозоны.
Новый метод позволил впервые показать, куда перемещаются мобильные генетические элементы растений. Раньше этот процесс считался случайным, но выяснилось, что он зависит от модификаций и последовательности цепочек ДНК, а также от транскрипции — процесса, в ходе которого на матрице ДНК синтезируется последовательность молекулы РНК. Это говорит о направленности мутаций в процессе эволюции.
Учёные планируют продолжить исследования и выяснить причины перемещения элементов ДНК. В будущем это позволит создавать сельскохозяйственные растения с уникальными характеристиками.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Journal of Integrative Plant Biology.
