Прыгающие гены предоставляют обширный «сырьевой материал» для эволюции

Используя высокопроизводительное секвенирование для картирования местоположений общего типа прыгающего гена во всем геноме человека, исследователи из Медицинской школы Пенсильванского университета обнаружили значительные различия в этих местах среди изучаемых ими людей, что еще раз подчеркнуло роль этих ошибочных генов. генов в поддержании генетического разнообразия. Исследователи установили, что геномы любых двух народов различаются примерно в 285 сайтах из 1139 изученных сайтов. Эти результаты были получены путем сканирования геномов 25 человек, 15 из которых не были связаны между собой. О своих выводах они сообщают в Интернете на сайте Genome Research. Прыгающие гены, также называемые транспозонами, представляют собой последовательности ДНК, которые перемещаются в разные области генома внутри одной клетки. «Значение этой работы заключается в том, что благодаря вставкам этого семейства транспозонов в нашем геноме гораздо больше разнообразия, чем считалось ранее», — сказал соавтор Хейг Казазиан, доктор медицинских наук, профессор молекулярной медицины Сеймура Грея, в Пенсильванском университете. Кафедра генетики. «Это движение генетического материала обеспечивает исходный материал для генетической эволюции, и оно не принимает во внимание вставки, которые, как мы полагаем, происходят за пределами сперматозоидов и яйцеклеток, изученных в этом проекте». Транспозоны являются источником разнообразия внутри них. генофонда вида, что имеет последствия на многих уровнях. Например, небольшие изменения в генах помогают организмам адаптироваться и выживать в новых условиях, а популяции с генетическим разнообразием менее уязвимы к болезням и проблемам с размножением. Вставки в определенные участки генома также могут привести к нарушению функции клеток, поэтому понимание их расположения и вариаций в геноме человека важно для фундаментального понимания болезней. Инсерции могут вызывать многие генетические заболевания, такие как гемофилия и мышечная дистрофия Дюшенна, а также играть роль в развитии рака. Ретротранспозоны представляют собой основной класс прыгающих генов, при этом семейство L1 является наиболее распространенным типом ретротранспозонов в геноме человека. L1 составляют около 17 процентов человеческого генома и были предметом исследования Genome Research. В конце концов, непрерывные прыжки ретротранспозонов увеличивают размер человеческого генома и могут вызвать перетасовку генетического содержимого. Например, когда ретротранспозоны прыгают, они могут брать с собой части близлежащих последовательностей генов, вставляя их туда, где они приземляются, и тем самым позволяя создавать новые гены. Даже ничем не примечательные вставки L1 могут оказывать существенное влияние на близлежащие гены, например, снижать их экспрессию. Ретротранспозоны перемещаются за счет того, что их последовательность ДНК транскрибируется или копируется в РНК, а затем вместо того, чтобы генетический код транслировался непосредственно в последовательность белка, РНК копируется обратно в ДНК с помощью собственного фермента ретротранспозона, называемого обратной транскриптазой. Эта новая ДНК затем вставляется обратно в геном. Процесс копирования подобен процессу копирования ретровирусов, таких как ВИЧ, что побудило ученых предположить, что ретровирусы произошли от ретротранспозонов. Команда также обнаружила, что в среднем 1 из 140 человек получил новую вставку L1 от своих родителей. Если принять во внимание все вставки ретротранспозонов, включая L1 и другие, примерно 1 из 40 человек получил новую вставку от своих родителей. В текущем исследовании подсчитывались вставки в наследственной линии зародышевых клеток, то есть в яйцеклетках и сперматозоидах. «Настоящий слон в комнате — это вопрос о частоте соматических вставок, вставок в клетки, которые не являются яйцеклетками или сперматозоидами», — говорит Казазян. «Мы еще не знаем частоту возникновения этих соматических вставок». Поскольку вставки, обнаруженные в этом исследовании, и другие подобные ему, присутствуют у некоторых людей, а не у других, существует возможность связи с генетическим заболеванием. Будущие исследования в лаборатории Казазиана, финансируемые грантом ARRA через Национальные институты здравоохранения, позволят разработать методы выявления таких ассоциаций с использованием вставок ретротранспозонов в качестве генетических маркеров. Адам Юинг, кандидат наук Казазской лаборатории, является еще одним соавтором статьи. Работа финансировалась Национальными институтами общих медицинских наук.