Các gene nhảy (transposable elements TEs) là những trình tự DNA có thể di chuyển được. Nó đóng một vai trò trung tâm trong các kiến trúc hệ gene thực vật và điều phối gene. Chúng định hướng các biến thiên kích thước hệ gene và ảnh hưởng đến biểu hiện gene thông qua việc thay đổi các mạng lưới điều hòa. Bất chấp tầm quan trọng này của chúng, sự đa dạng và các vai trò động lực của các gene nhảy vẫn còn chưa được hiểu một cách đầy đủ.

Các loài trong họ Rosaceae. Nguồn: Vườn thực vật Brisbane.

Để giải quyết được sự phức tạp đó, cần có các nghiên cứu sâu để khám phá hoạt động của gene nhảy, sự phân bố và những tác động của nó về điều hòa gene. Nghiên cứu này tập trung vào họ Rosaceae, hướng đến khám phá về tác động của các gene nhảy về tiến hóa hệ gene và sự đa dạng chức năng.

Do một nhóm nghiên cứu tại trường đại học Northwest A&F thực hiện, nghiên cứu được xuất bản ngày 26/4/2024, trên Horticulture Research. Các nhà khoa học tìm hiểu các gene nhảy trong 14 hệ gene Rosaceae, kiểm tra sự phân bố của chúng, hoạt động di chuyển, các mẫu biểu hiện và sự ảnh hưởng lên những gene biểu hiện khác nhau. Mục tiêu của nghiên cứu là đem lại những cái nhìn toàn diện về cách các gene nhảy định hình sự tiến hóa hệ gene và điều hòa gene trong Rosaceae.

Nghiên cứu đã phân tích 14 hệ gene mang tính đại diện của họ Rosaceae, qua đó phát hiện ra những mẫu hình tiến hóa xa của  chuỗi lặp đoạn cuối dài (long terminal repeat retrotransposons LTR-RTs) và những ảnh hưởng của chúng lên kích thước hệ gene và biểu hiện gene. Các gene ở gần các đoạn chèn vào gene nhảy liên quan đến khả năng kháng điều kiện bất lợi, trong khi các đoạn chèn cũ hơn có liên quan đến hình thái gene, hoạt động của enzyme và các quá trình chuyển hóa.

Biểu đồ Sankey minh họa các chức năng suy ra của các gene nhảy. Nguồn: Horticulture Research (2024).

Nghiên cứu nhấn mạnh vào những phản hồi đa dạng của chuỗi lặp đoạn cuối dài với vô số điều kiện khác nhau, thể hiện vai trò quan trọng của chúng trong tiến hóa hệ gene thực vật. Thêm vào đó, 3.695 cặp các gene biểu hiện khác nhau có tính liên kết (DEGs) gần các gene nhảy trong những loài táo đã được nhận diện, qua đó đề xuất các đoạn chèn gene nhảy đóng vai trò với những sự khác biệt về giống. Phân tích này đem lại những cái nhìn mới vào vai trò của gene nhảy trong định hình không gian hệ gene và các cơ chế điều hòa bên trong họ Rosaceae.

TS. Yaqiang Sun, một trong những tác giả liên hệ của nghiên cứu, cho biết “Phát hiện của chúng tôi nhấn mạnh vào vai trò quan trọng của gene nhảy trong việc định hình kiến trúc hệ gene và sự đa dạng chức năng trong họ Rosaceae. Nghiên cứu này đem lại một nguồn thông tin có giá trị cho các nghiên cứu tương lai về tiến hóa hệ gene và các cơ chế điều phối của gene nhảy”.

Các thông tin mới từ nghiên cứu này có những gợi ý quan trọng cho sự nhân giống cây trồng và chỉnh sửa di truyền. Hiểu về vai trò của các gene nhảy trong điều hòa gene và tiến hóa hệ gene có thể giúp phát triển các chiến lược cải thiện giống mới, đặc biệt trong tăng cường khả năng kháng stress và tối ưu các đặc tính mong muốn trong các loài Rosaceae. Nghiên cứu này cũng thiết lập sân chơi cho khám phá xa hơn về các gene nhảy trong những họ thực vật khác, đóng góp vào những hiểu biết rộng lớn hơn về các động lực hệ gene thực vật.

Anh Hiền - Tiasang.

Nguồn: https://phys.org/news/2024-07-hidden-drivers-evolution-transposable-elements.html

https://www.eurekalert.org/news-releases/1052857

——————————————–

1.https://academic.oup.com/hr/article/11/6/uhae118/7658886?login=false