Источник: ASHBi/Kyoto University
Новое международное исследование показывает, что так называемая «мусорная ДНК» может играть важную роль в регуляции экспрессии генов.
Суть исследования
Исследование было сосредоточено на группе транспозируемых элементов (TEs), встроенных в геном человека.
TEs — это повторяющиеся последовательности ДНК, возникшие из древних вирусов. Эти гены могут «перепрыгивать» и менять своё положение в хромосоме.
После их открытия в 1983 году Барбарой Макклинток считалось, что у TEs нет известной биологической функции, из-за чего их прозвали «мусорной ДНК». Однако недавние исследования показали, что этот «мусор», составляющий почти половину генома человека, может иметь более важное значение.
«Наш геном был секвенирован давно, но функция многих его частей остаётся неизвестной», — говорит доктор Фумитака Иноуэ, один из авторов исследования из Киотского университета, Япония.
Методы исследования
Команда исследователей из Японии, Китая, Канады и США сосредоточила своё исследование на относительно молодой семье последовательностей TE, называемых MER11.
Учитывая, что эта последовательность ранее была плохо классифицирована существующими геномными базами данных, исследовательская группа разработала новый подход.
Вместо использования стандартных инструментов аннотации они сгруппировали последовательность в подсемейства от старейших к самым молодым.
Команда обнаружила, что этот новый метод классификации более тесно связан с фактической регуляторной функцией, чем предыдущие модели.
Для проверки экспрессии генов исследователи использовали метод, называемый лентивирусным массово-параллельным репортёрным анализом (lentiMPRA), который позволяет тестировать тысячи последовательностей ДНК одновременно.
Они сделали это, чтобы измерить влияние почти 7 000 последовательностей MER11 на нейральные клетки и стволовые клетки человека и приматов на ранних стадиях развития.
Результаты показали, что самое молодое подсемейство, названное MER11_G4, обладает сильной способностью активировать экспрессию генов и влияет на то, как гены реагируют на внешние сигналы и сигналы, связанные с развитием.
Выводы
Сравнение того, как некоторые последовательности мутировали у разных видов — человека, шимпанзе и макаки, — показало, что последовательность MER11_G4 со временем немного изменилась.
«Молодой MER11_G4 связывается с отдельным набором факторов транскрипции, что указывает на то, что эта группа приобрела различные регуляторные функции посредством изменений последовательности и способствует видообразованию», — говорит ведущий исследователь доктор Сюнь Чен из Шанхайского института иммунитета и инфекций.
Это исследование демонстрирует, как древняя вирусная ДНК сформировала активность генов у приматов и вносит вклад в растущую область литературы, пытающуюся собрать воедино эволюцию жизни.
«Считается, что транспозируемые элементы играют важную роль в эволюции генома, и их значение, как ожидается, станет более ясным по мере продвижения исследований», — говорит Иноуэ.
Результаты команды и новая модель для понимания TEs были опубликованы в журнале Science Advances.