Phenotypic diversity is crucial for many biological processes, from antibody production to the evolution of species. Possibly the best-known source of such variation is the modification through mutation of many different genes; however, Resnick and Inga now show that individual 'master genes' could also have the potential to generate enormous amounts of genetic-based phenotypic diversity.

Для проверки этой теории авт исследовали p53 человека и мыши, продукт которого является транскрпционным фактором, который контролирует экспрессию более чем 50 нижестоящих генов посредством прямого связывания с response elements (REs). Эти гены-мишени участвуют в широком круге процессов, включая апоптоз, арест роста, репарацию ДНК и checkpoint ответы.

Авт. сравнивали in vivo трансактивационную способность дикого типа и мутантного p53, используя изогенную yeast-based систему, которая позволяет измерять активность мишеней REs , стоящих выше colour-marker репортерного гена ADE2. Варьирующие уровни экспрессии p53 позволили Resnick and Inga идентифицировать мутанты, которые изменяют связывающее сродство путем изменения цвета колонии, это указывает наиразличия в паттернах активации и транскрипции генов-мишеней.

Мутанты с частичной функцией существенно отличались по своей способности индуцировать транскрипцию с мишеней REs. Это подтверждает, что одиночные аминокислотные замены в сиквенс-специфическом транскрипционном факторе м. действовать как потенциальный источник быстрого фенотипического разнообразия.

На основании своих результатов авт. предложили гипотезу master gene и использовали аналогию с пианинодля объяснения свой модели. Ген-мастер (рука) является единственным транскрипционным активатором или репрессором, который контролирует экспрессию множества генов-мишеней (клавиш). Нулевые мутации соответствуют нефункционирующим рукам, тогда как частичные мутации ведут к ряду разнообразных дефектов. Напр., For example, новые ноты вызывают изменения, если иные, но родственные REs будут распознаваться, a интенсивность отдельных нот м. варьировать в соответствии с разными уровнями трансактивации. Такие изменения д. приводить к обширному набору потенциальных исходов, которые будут соответствовать разным биологическим реакциям.

Resnick and Inga установили, что мутации в одиночном мастер-гене м. приводить к ряду одновременных изменений как в выборе, так и степени транскрипционной модуляции индивидуальных мишеней. Более того, этот процесс создает фенотипическое разнообразие, не нарушая межбелковых взаимодействий и тем самым сооздавая условия для ускоренных эволюционных измененеий.