Ученые из Центра геномного регулирования (CRG) и Центра геномного анализа (CNAG) выяснили, что одна из важнейших способностей нашей ДНК — включать гены, находящиеся далеко от места запуска — появилась еще у древнейших организмов, задолго до появления сложных животных.
Этот процесс работает благодаря тому, что клетки умеют складывать ДНК в петли, сближая удаленные участки генома. Такой механизм активирует нужные гены не прямо рядом, а на расстоянии десятков тысяч «букв» ДНК. Именно так в организме регулируется работа разных типов клеток — от нейронов до клеток иммунной системы.
Авторы исследования обнаружили признаки таких механизмов у морских гребневиков (рассматривался вид мнемиопсис, известный как «морской грецкий орех»), а также у пластинчатых и книдарий (стрекающих) — животных, чьи линии эволюции отделились от общей ветви еще 650-700 миллионов лет назад. В отличие от них, у ближайших одноклеточных родственников животных механизма дистальной регуляции не наблюдалось. Это указывает на то, что такая форма контроля над генами возникла уже у первых животных и позволила формировать специализированные ткани и клетки без необходимости изобретать новые гены.
Интересно, что у позвоночных животных этот процесс контролируется белком CTCF — своеобразным «архитектором» ДНК. Однако у древних животных, таких как гребневики, этот белок отсутствует. Вместо него они используют другой белок той же структурной группы, что свидетельствует о решении одной и той же задачи разными биологическими способами.
«Это как эволюционный швейцарский нож: одну и ту же ДНК можно использовать по-разному, просто меняя его конфигурацию в пространстве», — объясняет доктор Иана Ким, ведущий автор работы.
Исследование стало возможным благодаря технологии Micro-C, позволяющей построить подробную 3D-карту генома. Ученые проанализировали более 10 миллиардов фрагментов ДНК у 11 видов животных и их одноклеточных родственников.
