Науковці виявили у людській ДНК невідомий раніше компонент: яка його роль?

Секвенції ДНК, які раніше вважалися непотрібними, виявилися надзвичайно важливими.

Дослідники виявили, що певна ділянка нашого геному, яка раніше вважалася непотрібною, може мати значний вплив на регуляцію генетичної експресії. Ця область геному пройшла еволюцію, граючи важливу роль у механізмах активації та деактивації генів, зокрема на початкових стадіях людського розвитку. Результати цього дослідження були опубліковані в журналі Science Advances, про що повідомляє IFLScience.

У Фокус. Технології запустили власний Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб бути в курсі найактуальніших та найцікавіших новин зі сфери науки!

У 1948 році генетик Барбара Макклінток зробила революційне відкриття: вона виявила у кукурудзи мобільні генетичні елементи, відомі як "стрибучі гени". Ці унікальні послідовності ДНК мають здатність переміщатися між різними ділянками геному. Спочатку наукова спільнота не звернула на це відкриття достатньої уваги, проте згодом стало зрозуміло, що такі елементи присутні в практично всіх живих організмах. Дослідження показали, що мобільні генетичні елементи, відомі як транспозони, складають приблизно 45% генетичного матеріалу людини. Вірогідно, вони розмножувалися протягом мільйонів років за допомогою простих повторюваних процесів.

Цей процес призвів до того, що послідовності ДНК виявилися практично ідентичними, тож науковці вирішили, що вони є марними і являють собою генетичну спадщину вимерлих вірусів. Наразі відомо, що деякі мобільні генетичні елементи діють як "генетичні перемикачі", які контролюють активність сусідніх генів у певних типах клітин.

Проте однаковість і постійність цих ДНК-послідовностей створює труднощі у їх дослідженні, особливо стосовно молодих родин транспозонів, таких як MER11. Науковці ще не мають чіткої уяви про механізми їх функціонування.

Щоб вирішити цю проблему, вчені створили новий спосіб класифікації мобільних генетичних елементів. Вони згрупували послідовності MER11 на основі їхніх еволюційних зв'язків і ступеня збереження в геномах приматів. Завдяки цьому вчені змогли розділити MER11 на чотири підродини: від MER11_G1 до MER11_G4.

У результаті дослідники виявили раніше невідомі особливості потенціалу регуляції генів, приховані в послідовностях ДНК. Поле цього вчені порівняли підродини MER11 з різними хімічними мітками на ДНК і пов'язаними з ними білками, що впливають на активність генів. Виявилося, що нова класифікація краще відповідає фактичній регуляторній функції, ніж інші методи.

Після цього вчені вивчили послідовності MER11 за допомогою методу lentiMPRA. Він дає змогу одночасно вивчати тисячі послідовностей ДНК, щоб оцінити, наскільки кожна з них посилює активність генів. Аналіз послідовностей MER11 приматів, включно з людиною, дав змогу виявити, що особливо ефективно активує експресію генів підродина MER11_G4.

Дослідники також встановили, що в послідовності присутній специфічний комплекс коротких фрагментів ДНК, які виконують роль з'єднувальних портів для транскрипційних факторів — білків, що регулюють активність або "активацію" генів. Ці фрагменти ДНК суттєво впливають на те, як гени реагують на сигнали, пов'язані з розвитком людини або зовнішнім середовищем.

Дослідження виявило, що MER11_G4 взаємодіє з певним набором транскрипційних факторів, що спонукає вчених вважати, що ця підродина могла отримати нові регуляторні функції внаслідок змін у своїй послідовності, що, у свою чергу, може сприяти виникненню нових видів.

Як уже писав Фокус, білий цукор зводить з розуму бактерії в нашому кишечнику, і вони буквально починають змінювати свою ДНК.

Фокус також зазначав, що, незважаючи на те, що сон є критично важливим для нашого загального благополуччя, нові дослідження виявили, що тривале сну може мати негативний вплив на здоров'я.