Що для однієї людини сміття, то для іншої - скарб.
Міжнародна група вчених виявила, що ланцюжки "сміттєвої" ДНК в геномі людини, які раніше вважалися такими, що не мають ніякої корисної функції, насправді дуже важливі.
Робота, опублікована в журналі Science Advances, присвячена мобільним елементам (TE) - класу послідовностей ДНК, які можуть "переміщатися" в різні місця геному за допомогою біологічного механізму копіювання та вставки. Ці гени, що стрибають, займають майже 50 відсотків ДНК людини; в інших організмів ця частка ще вища.
Дослідники з Японії, Китаю, Канади та США виявили, що певна родина цих TE, звана MER11, може суттєво впливати на експресію генів та діяти як «генетичні перемикачі», фактично не змінюючи вихідну ДНК.
"Наш геном був секвенований давно, але функції багатьох його частин залишаються невідомими", - каже співавтор дослідження Фумітака Іноуе з Кіотського університету в заяві про роботу.
Послідовності MER11 це так звані довгі кінцеві повтори (LTR) ретротранспозонів. Як не дивно, вважається, що вони походять від ендогенного ретровірусу (ERV), який заразив мавпячого предка десятки мільйонів років тому, впровадився в ДНК клітин, в які він проник, і створивши копії свого генетичного коду, які нікуди не зникли, але значною мірою залишилися інертними. На думку дослідників, щонайменше вісім відсотків геному людини походить від цих ретровірусів.
Це, а також всі інші ТЕ, що засмічують наш геном, створюють для вчених-людей безліч заплутаних питань. Автори стверджують, що сучасні методи класифікації та анотації ТЕ неточні, що призводить до того, що послідовності ДНК ігноруються як генетичне сміття. Це надихнуло їх на тестування своєї системи класифікації.
«Правильна класифікація та анотація екземплярів LTR є критично важливими для розуміння їх еволюції, кооптації та потенційного впливу на господаря», — пишуть автори в дослідженні.
Згідно з заявою дослідників, система класифікувала послідовності MER11 на основі їх еволюційних зв'язків та ступеня безпеки в геномах приматів. Потім вони розділили MER11 на чотири окремі підродини, від MER11_G1 до G4, залежно від їхнього віку.
Це дозволило команді порівняти підродини MER11 з так званими епігенетичними мітками: хімічними речовинами, які можуть впливати на функціонування важливих білків і, як наслідок, активність генів. Важливо, що епігенетичним міткам не потрібно фізичної зміни ДНК клітини для зміни її поведінки, наприклад, придушення експресії гена. Точна прив'язка підродин MER11 до маркерів - ключовий крок до виявлення ступеня їхнього впливу на експресію генів.
Використовуючи це як відправну точку, група дослідників протестувала близько 7000 послідовностей MER11 людини й приматів, виміряла ступінь впливу кожної з них на активність генів і виявила, що наймолодша підродина MER11, G4, має високу здатність впливати на експресію генів, а саме, несучи в собі власні «мотиви» ДНК, які залучають білки, які називаються факторами транскрипції, які регулюють включення та виключення генів.
"Молода підродина MER11_G4 пов'язується з особливим набором факторів транскрипції, що вказує на те, що ця група набула різних регуляторних функцій завдяки змінам послідовностей і сприяє видоутворенню", - заявив у своїй заяві провідний автор дослідження Сюнь Чэнь з Китайської академії наук.
Висновки з цього дослідження дуже цікаві. Хоча ці нитки ДНК спочатку, можливо, були «сміттєвими», вони поступово проникли в наше життя і почали відігравати роль у регуляції генів, що вказує на велику частину невідомої еволюційної історії, яку ми лише поверхово вивчили.
"Вважається, що мобільні елементи відіграють важливу роль в еволюції геному, і очікується, що їхнє значення стане більш очевидним у міру розвитку досліджень", - сказав Іноуе.
Джерела: ScienceDaily
