Уже около пятнадцати лет известно, что так называемая «мусорная» ДНК – повторяющиеся фрагменты ДНК в пределах генома, которые, как считалось раньше, не имеют никакой функции – может превращаться в процессе эволюции в экзоны –
участки смысловой ДНК, которые кодируют белковые продукты генов у высших организмов. В Университете штата Айовы (University of Iowa) исследователи недавно обнаружили доказательства того, что экзоны могут возникать из «мусорной» ДНК и играть роль в регуляции работы генов.
Результаты работы были опубликованы 17 октября 2008 года в журнале PLoS Genetics.
Около половины ДНК человека состоит из повторяющихся последовательностей, в том числе из транспозонов – особых участков, которые могут перемещаться по геному (отсюда их название от англ. «transpose»), встраиваясь в различные его участки. Так называемые ретротранспозоны сначала транскрибируются в РНК, а затем вновь интегрируются в виде ДНК-копии в геномную ДНК. Самые распространенные ретротранспозоны в геноме человека – это Alu-повторы, которые насчитывают более миллиона копий и занимают около 10% генома.
«Alu-элементы – основной источник новых экзонов. Поскольку Alu – ретротранспозон, характерный для приматов, он может нести в себе уникальные генетические свидетельства эволюции приматов, и позволить нам лучше понять этот процесс», говорит профессор И Ксинг (Yi Xing), руководивший исследованием.
Чтобы выяснить влияние эволюционировавших из Alu-повторов экзонов на экспрессию генов, исследователи провели тщательный анализ генетической экспрессии с помощью микрочипов (high-density exon microarray). Было проанализировано около шести миллионов проб и оценены уровни и характер экспрессии всех экзонов в геноме человека. Используя данные, полученные в этом исследовании, были оценены 330 экзонов, полученных в эволюции из Alu-повторов, экспрессирующихся в 11 различных тканях. Ряд экзонов имел весьма интересные экспрессионные и функциональные характеристики.
Сравнительный анализ только одного гена, SEPN1, нарушения в котором связаны с развитием мышечной дистрофии, у человека, шимпанзе и макаки, показали, что человеческий ген уникален, и изменения в нем, по-видимому, произошли после расхождения эволюционных ветвей человека и шимпанзе. Экзон этого гена активно экспрессируется только в человеческой мышечной ткани, но не в мышечной ткани других приматов. Таким образом, эта работа – важный этап на пути расшифровки эволюции генома человека.
По материалам:
EurekAlert!
