Geni che saltano, trasposoni, fanno parte del genoma della maggior parte degli organismi, aggregati in famiglie e possono danneggiare il genoma saltando. Il modo in cui gli host sopprimono il salto è ben studiato. Il motivo per cui possono ancora saltare è stato appena compreso finora. I ricercatori di Vetmeduni Vienna hanno studiato per la prima volta in tutti i trasposoni dell'organismo ospite, quali proprietà e ambienti host facilitano il salto. Hanno dimostrato che l'appartenenza familiare è più importante della posizione.

Il genoma di un organismo tipico consiste di molti geni che sono infilati come perline. Questo allineamento è stato sorprendentemente stabile anche durante periodi evolutivi molto lunghi. Oltre a questi geni, ci sono anche molti elementi mobili, detto parassita, che sono diffusi in tutto il genoma e aggregati in diverse famiglie in base alla loro parentela. Questi geni saltellanti, i trasposoni, possono facilmente cambiare posizione. Perciò, la loro posizione non è stata conservata evolutivamente. Quando cambiano posizione, loro possono, ad esempio, saltare direttamente nei geni funzionali, che cambia la funzione di questi geni o addirittura li inattiva completamente. Così, gli organismi ospiti hanno imparato a controllare e ridurre il salto.

Però, nonostante tutte le misure di protezione, ci possono essere massicce mobilitazioni di famiglie di trasposoni in situazioni di stress. Devono fornire strumenti specifici (RNA) per queste situazioni. Ma quali sono le informazioni decisive per produrre questi strumenti? Ricercatori dell'Istituto di Genetica delle Popolazioni dell'Università di Medicina Veterinaria, Vienna hanno ora dimostrato per la prima volta che ogni famiglia di trasposoni interpreta i segnali in una cellula in modo diverso e usa strategie diverse per decidere quando attivare gli strumenti per saltare nel genoma.

I geni che saltano sono parassiti

Sebbene la quota di sequenze di trasposoni nel genoma degli organismi possa essere elevata - circa il 45% negli esseri umani -, sono screditati. Il loro comportamento di salto danneggia principalmente la struttura del genoma. La diffusione incontrollata comporterebbe la morte della cellula. Perciò, il focus della ricerca sui trasposoni era sulle strategie utilizzate dagli organismi per sopprimere il salto. Nonostante queste misure di protezione, i trasposoni saltano in condizioni ambientali o stress specifici. Questa osservazione mostra che i trasposoni devono avere meccanismi per evitare questo controllo. I trasposoni hanno bisogno di strumenti adatti per saltare. Ma non si è ancora capito, né indagato in tutte le famiglie di trasposoni come è regolata la produzione di questi strumenti.

Perciò, lo studio di Ana Marija Jakšic ha studiato in un'analisi dell'intero genoma come i trasposoni si preparano per il salto. Per questo scopo, i ricercatori hanno esposto due diverse popolazioni di moscerini della frutta a temperature diverse. Poi hanno mappato le sequenze dei geni che saltano, utilizzando i metodi di "sequenziamento di nuova generazione". Potrebbero dimostrare che quasi tutte le famiglie producono strumenti che consentono di saltare, ma la misura dipende da due fattori diversi.

"Il nostro studio ha dimostrato che l'attività dei trasposoni non dipende solo da se stessi ma anche da fattori che le cellule ospiti producono, " ha spiegato Jakšic. Nella sequenza genica dei trasposoni c'è un sito di legame per fattori specifici dell'ospite che regolano positivamente la trascrizione dei geni nelle cellule. Quindi, cooperano due fattori:il sito di legame specifico della famiglia e i fattori dell'ospite che sono regolati dall'ambiente e dal background genetico. "Poiché tutti i membri di una famiglia hanno le stesse sequenze di legame, tutte le copie dei membri della famiglia, diffuso nel genoma, reagire allo stesso modo agli influssi ambientali, ", ha detto l'autore principale.

Disciplina di partito per i relativi elementi trasponibili

"Era importante per noi vedere che la posizione nel genoma non ha una forte influenza sull'attività di un trasposone, ", ha affermato l'ultimo autore Christian Schlötterer. "Poiché i membri di una famiglia di trasposoni si assomigliano fortemente, condividono anche la maggior parte dei siti di legame. Ciò significa:quando viene dato il segnale per il salto, questo riguarda tutta la famiglia, disciplina di partito in un certo senso».

La preparazione al salto può fornire informazioni preziose, non solo sui trasposoni stessi, ma anche sugli effetti del cambiamento di posizione. L'inserimento di geni che saltano non è necessariamente negativo per la struttura del genoma. "Sebbene i trasposoni siano screditati a causa del loro effetto mutageno principalmente dannoso, la loro nuova posizione può avere un'influenza positiva sui geni vicini. Questo può portare rapidamente a innovazioni funzionali. Un ottimo esempio è la resistenza agli insetticidi nei moscerini della frutta:sono diventati resistenti al DDT a causa di un trasposone che salta, " disse Jakšic.