Cкрытый код в ДНК человека: древние вирусы управляют генами

Транспозонные элементы (TE) представляют собой повторяющиеся ДНК-последовательности, унаследованные от древних вирусов. За миллионы лет они распространились по нашему геному благодаря механизмам «копирования-вставки». В настоящее время TE составляют почти половину всего генетического материала человека. Ранее их считали бесполезными, но теперь известно, что некоторые из них функционируют как «генетические переключатели», контролируя активность соседних генов в различных типах клеток.

Тем не менее, высокая степень повторяемости и схожесть структуры TE затрудняют их изучение, особенно более молодые семейства, такие как MER11, которые не часто встречаются в геномных базах данных. Чтобы преодолеть эти трудности, исследователи разработали новый метод классификации TE. Они не использовали традиционные инструменты аннотации, а группировали последовательности MER11 на основании их эволюционных связей и уровня сохранности в геномах приматов.
Этот метод позволил выделить четыре подсемейства MER11A/B/C, начиная с самых древних (MER11_G1) и заканчивая самыми молодыми (MER11_G4). «Наш геном был расшифрован много лет назад, но функции многих его частей остаются загадкой», — отметил доктор Иноуэ, соавтор исследования. Благодаря новой классификации были обнаружены ранее скрытые паттерны регуляторного потенциала.

Сравнив подсемейства MER11 с эпигенетическими маркерами, ученые установили, что их подход более точно отражает реальную регуляторную активность. Для проверки влияния MER11 на экспрессию генов они применили метод lentiMPRA, который позволяет одновременно тестировать множество последовательностей. Результаты показали, что подсемейство MER11_G4 (самое молодое) обладает высокой способностью активировать гены и включает уникальные регуляторные «мотивы» — участки ДНК, которые взаимодействуют с транскрипционными факторами.

Дополнительный анализ показал, что последовательности MER11_G4 у людей, шимпанзе и макак со временем накопили различные мутации. У людей и шимпанзе некоторые из этих мутаций усилили регуляторный потенциал в стволовых клетках. Данное исследование подчеркивает, как «мусорная» ДНК может трансформироваться в важные регуляторные элементы, играя значительную роль в эволюции приматов.