Частина нашого геному, яку вчені колись зневажливо називали “сміттєвою ДНК”, насправді може відігравати вирішальну роль у регуляції генів. Нове дослідження міжнародної команди науковців показує, що ці послідовності еволюціонували, щоб впливати на те, як наші гени вмикаються та вимикаються, особливо на ранніх етапах розвитку людини, пише T4.
Історія цих ділянок ДНК, відомих як транспозони або “стрибаючі гени”, почалася ще в 1940-х роках. Тоді вчена Барбара МакКлінток виявила, що певні послідовності ДНК можуть переміщатися в різні місця в межах геному. Пізніше було встановлено, що такі мобільні елементи становлять близько 45% геному людини. Через їхню повторювану і майже ідентичну структуру їх довго вважали непотрібними залишками древніх вірусів.
Однак ця одноманітність ускладнювала їх вивчення, особливо молодих родин транспозонів, таких як MER11. Щоб вирішити цю проблему, дослідники розробили новий спосіб класифікації. Замість стандартних інструментів, вони згрупували послідовності MER11 на основі їхніх еволюційних зв’язків та збереження в геномах приматів. Це дозволило розділити їх на чотири окремі підродини, від найдавніших до наймолодших.
Такий підхід виявив раніше невідомі закономірності та потенціал до регуляції генів, прихований у цих послідовностях. Щоб перевірити свої висновки, вчені використали передову методику, яка дозволила одночасно протестувати активність майже 7000 послідовностей MER11 у стовбурових та ранніх нервових клітинах людини. Результати показали, що наймолодша підродина, MER11_G4, була особливо ефективною в активації генної експресії.
Виявилося, що ці послідовності містять унікальні регуляторні “мотиви” — короткі ділянки ДНК, які слугують “посадковими майданчиками” для білків, що контролюють увімкнення генів. Ці мотиви суттєво впливають на те, як гени реагують на сигнали розвитку або зміни в навколишньому середовищі.
Найцікавіше, що послідовності MER11_G4 з часом зазнали різних змін у людей, шимпанзе та макак. Дослідження показало, що у людей та шимпанзе деякі мутації могли посилити їхній регуляторний потенціал. Це наштовхнуло вчених на думку, що ці “сміттєві” ділянки ДНК могли відіграти важливу роль у видоутворенні — еволюційному процесі, що призводить до появи окремих видів.
Читайте також про дивну стародавню істоту, яка може переписати походження життя.
