Как древние вирусы стали ключевыми регуляторами генов: новый взгляд на ДНК

Когда-то считалось, что древние вирусные фрагменты в нашей ДНК — это бесполезный балласт. Но новое международное исследование доказывает обратное: некоторые из них активно управляют нашей генетикой, особенно на ранних этапах развития.

В центре внимания — семейство мобильных элементов MER11. Учёные из Японии, Китая, и Канады показали, что эти последовательности не просто "реликты вирусов", а полноценные регуляторы, которые "включают" и "выключают" гены в стволовых и нейрональных клетках.

Как вирусы превратились в генетических кураторов

Транспозоны — это древние фрагменты вирусной ДНК, когда-то внедрившиеся в геном и научившиеся копировать самих себя. Сегодня они занимают почти половину нашей ДНК. MER11 — одно из таких семейств. И хотя ранее считалось, что они бесполезны, новые данные указывают на обратное.

Из-за повторяющегося характера таких последовательностей их сложно изучать. Стандартные базы данных плохо распознают молодые подгруппы, как MER11. Чтобы обойти это ограничение, исследователи предложили новую классификацию, разбив MER11 на четыре эволюционно связанных подсемейства: MER11_G1-G4.

Что показали тесты

Сравнив полученные группы с эпигенетическими метками, исследователи убедились, что новая классификация точнее отражает реальное поведение этих участков ДНК. Для подтверждения они использовали метод lentiMPRA — технологию, позволяющую измерить влияние тысяч ДНК-фрагментов на активность генов.

Оказалось, что самое молодое подсемейство MER11_G4 обладает особенно сильной способностью запускать гены. Более того, у этих последовательностей есть уникальные "мотивы" — участки, к которым присоединяются белки, активирующие экспрессию.

"Эта группа приобрела уникальные регуляторные функции. Мы считаем, что изменения в MER11_G4 могли сыграть роль в эволюционном разделении видов", — объяснил доктор Сюнь Чен, руководитель исследования.

Генетика — это больше, чем кажется

У людей и шимпанзе некоторые участки MER11_G4 изменились, усилив свою активность именно в стволовых клетках. Это говорит о том, что наша эволюция — не только история генов, но и того, как они включаются.

"Наш геном был расшифрован уже давно, но функции многих его частей остаются неизвестными", — подчёркивает доктор Иноуэ.

Как показало исследование, даже то, что считалось "мусором", может оказаться основой сложных биологических механизмов.

Уточнения

Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов. Молекула ДНК хранит биологическую информацию в виде генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов.