
Международная группа ученых составила карту взаимодействий
генов пекарских дрожжей (Saccharomyces
cerevisiae). Результаты работы опубликованы в журнале Science.
 
Современные методики секвенирования ДНК дают подробную
информацию о генах и их вариациях. Однако возможность интерпретировать эту
информацию ограничена, во многом из-за масштабной буферизации генома (наличия
многих генов, выполняющих схожие функции), которая делает многие гены эукариот
необязательными для жизнедеятельности. Поэтому для понимания функций генов
важно знать не только их структуру, но и взаимодействия между ними.
 
Сотрудники Университета Торонто с коллегами из США, Германии,
Японии, Великобритании, Сербии и Китая использовали синтетические генетические
матрицы, позволяющие изучать взаимодействия отдельных пар генов, поочередно
проверяя здоровье и жизнеспособность штаммов с сочетаниями различных мутаций (если
одновременные мутации двух генов влияют на жизнедеятельность, а по отдельности
не имеют очевидного эффекта, значит, эти гены взаимодействуют). С их помощью ученые
проанализировали совместную работу почти всех из примерно 6000 генов дрожжей,
для чего за 15 лет работы им пришлось создать более 23 миллионов двойных
мутантов.
 
Исследователям удалось выявить около миллиона генетических
взаимодействий, охватывающих до 90 процентов всего дрожжевого генома. Примерно
550 тысяч из них были негативными, то есть приводящими к нарушениям жизнедеятельности
или гибели клетки, а около 350 тысяч — позитивными (полезными). Узлами сети
этих взаимодействий предсказуемо оказались эссенциальные гены, без которых
организм жить не может (у дрожжей их около тысячи) — у них наблюдалось впятеро
больше взаимодействий, чем у остальных генов.
 
Негативные взаимодействия преимущественно связывали гены со
схожими функциями, относились к ключевым клеточным процессам и выявляли
плейотропные (имеющие множественное действие) гены, а позитивные чаще
представляли собой регуляторные, а не функциональные связи между генами.
 
На основании полученных данных ученые построили несколько
типов карт взаимодействий генов, отражающих их отношение к конкретным
биологическим процессам, работе отдельных органелл и биохимическим путям клетки,
а также иерархию генов и количественную характеристику их плейотропности.
