Cell Genomics: "Геномная машина времени" раскрывает секреты нашей ДНК

Человеческий геном — сложный гобелен генетической информации о жизни — оказался кладезем странных особенностей. Среди них — сегменты ДНК, которые могут прыгать и как-то иначе перемещаться внутри генома, известные как транспозируемые элементы, ТЭ.

Меняя свое положение в геноме, ТЭ могут не только вызывать мутации и изменять генетический профиль клетки, но и выступать в роли главных организаторов организации и экспрессии нашего генома. Например, ТЭ участвуют в создании регуляторных элементов, сайтов связывания транскрипционных факторов и химерных транскриптов — генетических последовательностей, образующихся при соединении сегментов двух разных генов или частей генома для создания новой, гибридной молекулы РНК.

В соответствии с их функциональной важностью, на ТЭ приходится половина человеческой ДНК. Однако по мере движения и старения ТЭ претерпевают изменения, которые маскируют их первоначальную форму. Со временем ТЭ «деградируют» и становятся менее узнаваемыми, что затрудняет ученым их идентификацию и отслеживание в нашем генетическом чертеже.

В новом исследовании ученые из группы Дидье Троно в EPFL нашли способ улучшить обнаружение ТЭ в геноме человека, используя реконструированные геномы предков различных видов, что позволило им выявить ранее не обнаруживаемые вырожденные ТЭ в геноме человека.

Исследование опубликовано в журнале Cell Genomics.

Ученые использовали базу данных реконструированных геномов предков разных видов, подобно геномной «машине времени». Сравнивая геном человека с реконструированными геномами предков, они смогли выявить в последних ТЭ, которые за миллионы лет деградировали (износились) в человеке.

Это сравнение позволило им обнаружить ( «аннотировать») ТЭ, которые могли быть пропущены в предыдущих исследованиях, использовавших данные только из генома человека.

Используя этот подход, ученые обнаружили большее количество ТЭ, чем было известно ранее, что значительно увеличило долю нашей ДНК, которую вносят ТЭ. Более того, они смогли продемонстрировать, что эти недавно обнаруженные ТЭ-последовательности играют все те же регуляторные роли, что и их более поздние, уже идентифицированные родственники.

Потенциальные возможности применения этих технологий огромны.

Более глубокое понимание ТЭ и их регуляторов может привести к пониманию человеческих заболеваний, многие из которых, как считается, зависят от генетических факторов, — говорит Дидье Троно.

Прежде всего, это рак, а также аутоиммунные и метаболические расстройства, и в целом реакция организма на стрессы окружающей среды и старение.

30.01.2024