Starověké viry zabudované do naší DNA pomáhají přepínat geny zapnuto a vypínat, studie
DNA, kterou lidé získali ze starověkých virů, hraje klíčovou roli při přepínání částí našeho genetického kódu zapnuto a vypnuto, zjistila nová studie.
Téměř polovina lidského genomu se skládá z volaných segmentů transponovatelné prvky (TES), také známý jako „skákající geny“, protože mohou naskočit kolem genomu. Některé z těchto TE jsou zbytky starověkých virů, které se zakompovaly do genomů našich předků a byly předány miliony let.
Po celá desetiletí poté, co byly objeveny TE, vědci předpokládali, že nesloužili žádnému užitečnému účelu – že to byli „nezdravá“ DNA. Tato nová studie však přispívá k montážnímu důkazu, že tento popis nebyl zdaleka správný.
Tyto zdánlivě spící úseky naší DNA by mohly být zdaleka bez funkcí bez funkcí fosilií, zejména při regulaci genové exprese, zejména během časného vývoje, výzkum naznačuje. Vědci zveřejnili svá zjištění 18. července v časopise Pokroky vědy.
„Náš genom byl sekvenován už dávno, ale funkce mnoha jeho částí zůstává neznámá,“ spoluautor studie Hiromi Nakao-inoueKoordinátor výzkumu na institutu Kjótské univerzity pro pokročilé studium lidské biologie, řekl v prohlášení. „Předpokládá se, že transponovatelné prvky hrají důležitou roli v evoluci genomu a očekává se, že jejich význam bude jasnější, jak se výzkum neustále postupuje.“
Konec konců ne tak hadří
TE byly považovány za „nezdravé“, protože vypadaly irelevantní pro tvorbu proteinů – molekul, které staví buňky a udržují je v chodu. Zatímco geny nesou plány pro proteiny, tyto opakující se, transponovatelné prvky byly dlouho promítnuty jako „nefunkční“ DNA.
Související: Nejlepší mapa lidského genomu vrhá světlo na „skákající geny“ a další
V posledních letech se však důkazy začaly hromadit, že tyto opakující se části našich genomů hrají roli v regulaci genu. Například jejich Kódy se často používají nekódování RNAmolekula, která může působit na jiné geny rozlišovat buňky a regulovat růst embryí.
Podrobnější studium transponovatelných prvků bylo také umožněno CRISPR. Slavný nástroj pro úpravu genů umožnil vědcům nahlédnout do toho, jak Tes ovlivňuje Struktura chromatinu – Směs DNA a proteinů, z nichž se provádějí chromozomy – a Jumst Start a Embryova genová aktivita po oplodnění.
Vědci za novým výzkumem se zaměřili na konkrétní rodinu TE s názvem Mer11. Rodina patří do větší třídy TE, která před 40 miliony let vstoupila do Primate Genomes.
Vědci klasifikovali sekvence v rodině Mer11 na základě jejich evolučních vztahů k sobě. To vytvořilo čtyři podskupiny z Mer11_G1 (nejstarší) do Mer11_G4 (nejmladší).
Aby viděli, jaké účinky mají tyto TE na buňky, vložili téměř 7 000 sekvencí do buněk do laboratorních jídel. Sekvence odebrané z lidí a jiných primátů byly umístěny do kmenových buněk a v rané fázi nervových buněk, jejichž genová aktivita byla poté měřena.
Jejich výsledky ukázaly, že nejmladší členové rodiny Mer11 – MER11_G4 – měli silnou schopnost aktivovat geny. Přicházely vybaveny jedinečnými „vazebnými místy transkripčního faktoru“, což jsou motivy DNA, které jsou klíčové k vývoji a působí jako dokovací podložky pro proteiny, které řídí expresi genu.
Mezi lidmi, šimpanzi a makaky existovaly také jemné variace v sekvencích Mer11_G4, přičemž změny mění regulační účinek sekvencí z druhu na druh.
„Studie zdůrazňuje, kolik se ještě musí naučit z genomové sekvence,“ Cristina TufarelliLive Science řekl genetik na rakovinovém centru University of Leicester University, který se do studie nezúčastnil. „Obzvláště pokud jde o virus-podobný transposonu opakování, jejichž rozmanitost mezi rodinami a uvnitř rodin byla do značné míry přehlížena.“
Dodala, že práce otevírá několik cest pro budoucí vyšetřování. „Tento přístup by mohl být použit na jakýkoli transponovační prvek s potenciálem pomoci získat hlubší znalost jiných prvků s potenciálními regulačními funkcemi,“ uvedla.
Tufarelli dodal, že budoucí experimenty by mohly zahrnovat odstranění určitých částí TE s CRISPR, aby pomohly rozmotat jejich role při regulaci genové exprese u zdraví i nemoci.
