Молекулярные механизмы ложных генетических взаимодействий

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae являются ключевым модельным организмом в молекулярной биологии и генетике. Это единственный эукариотический организм, для которого существует полногеномная коллекция генетических нокаутов - штаммов с делециями или мутациями каждого из 6000 генов. Важнейшее её применение - понимание функции генов, генетических взаимодействий и их связи с фенотипом. Важно отметить, что около 1000 болезней человека ассоциированы с генами, которые имеют функциональные ортологи в геноме S. cerevisiae и могут быть изучены в этом организме. Тем не менее, в ходе процедуры производства нокаутного штамма генетический локус претерпевает сильные изменения. Поскольку дрожжи имеют компактный геном с очень короткими расстояниями между генами, введение сильно экспрессирующейся генетической кассеты, в принципе, может существенно изменить профиль транскрипции прилегающих областей, влияя на экспрессию соседних генов. Ранее было проведено исследование влияния соседних генов (англ. neighboring gene effect, NGE) на генетические взаимодействия. Однако молекулярные механизмы такого воздействия не анализировались. В данной работе, используя данные рибосомного профайлинга для нескольких десятков нокаутных штаммов S .cerevisiae, мы проанализировали транскрипционные и трансляционные изменения, индуцированные кассетой KanMX в модифицированных геномных локусах. Во многих случаях мы обнаружили существенные изменения в уровне экспрессии соседних генов, происходящие как на уровне транскрипции, так и на уровне трансляции. Эти изменения включают смещение сайтов старта транскрипции и активацию альтернативных сайтов полиаденилирования. Наши наблюдения описывают взаимодействие кассеты KanMX с соседними генами и дают представление о молекулярных механизмах, вовлеченных в феномен NGE. Мы предполагаем, что во многих случаях NGE нокаутных штаммов вызван дефектами на трансляционном уровне, аналогичным тем, которые были выявлены в нашем исследовании.