Биологи из Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича Российской академии наук и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова создали подробный экспрессионный атлас модельного объекта генетики растений Arabidopsis thaliana (рус. Резуховидка Таля), который позволяет уточнять функции многих генов, а также находить ранее неизвестные гены. Результаты исследования опубликованы в журнале Plant Journal и представлены в созданной авторами статьи базе TraVA (TRAnscriptome Variation Analysis).

Arabidopsis thaliana или Резухови́дка Та́ля — растение из семейства крестоцветных которое обладает геномом небольшого размера, характеризуется коротким циклом развития (1-2 месяца), дает много семян и легко трансформируется, что делает его идеальным объектом для генетических исследований растений так же как, например, мышь для животных. Данные, полученные на этом объекте, являются отправной точкой в планировании экспериментов на других растениях, включая многие сельскохозяйственные.

Несмотря на долгую историю и огромный объем работы, направленной на определение функций генов арабидопсиса, ее нельзя считать завершенной. К настоящему времени известны функции примерно трети генов. Одним из возможных путей для уточнения функций генов и соотнесения их с конкретными биологическими процессами является анализ детализированных карт экспрессии (активности) генов. В последние годы такие карты созданы для ряда модельных организмов (дрозофилы, мыши, крысы). Для арабидопсиса единственная к настоящему времени карта экспрессии была опубликована в 2005 году. Несмотря на то, что на тот момент это был большой прорыв, она получена с помощью устаревшей технологии микрочипов и отличается недостаточной чувствительностью и детализацией.

«В нашей работе были получены данные по экспрессии генов в различных органах и на разных стадиях развития растения, с высокой степенью детализации: от прорастания до зацветания и созревания семян. Их анализ позволил оценить глобальные параметры транскриптома: число генов, работающих на той или иной стадии развития растения; распределение этих генов по функциональным классам. Удалось найти гены, специфичные для тех или иных стадий, и, наоборот, те, активность которых остается неизменной в течение жизни растения», — рассказал руководитель исследования, старший научный сотрудник ИППИ РАН и МГУ Алексей Пенин. — «По всей видимости, выбранная стратегия подбора образцов позволила сделать более корректные выводы по ряду вопросов, чем выводы, полученные в результате работы международного консорциума, деятельность которого направлена на улучшение аннотации арабидопсиса. В том числе, мы смогли правильно определить гены, обладающие максимально стабильной экспрессией».

Несмотря на то, что сборка и аннотация генома арабидопсиса проведены очень тщательно и являются «золотым стандартом» для геномов растений, авторам удалось обнаружить несколько сотен новых генов и большое количество сплайс-вариантов известных генов. Все образцы тщательно документированы и морфологически охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии. Профили экспрессии генов собраны в общедоступную базу данных, названную Transcriptome Variation Analysis, сокращенно TraVA. В этой базе можно посмотреть профиль экспрессии интересующего гена или нескольких генов в каждом из образцов, а также провести сравнение уровней экспрессии между образцами. В дальнейшем авторы планируют дополнить базу данными по экспрессии генов нескольких видов растений и инструментарием, который позволит проводить сравнение экспрессии генов между различными видами.