Генетики из Центра геномной регуляции в Барселоне (Испания) раскрыли особенности управления генами в разных формах жизни. Их работа демонстрирует контраст: механизмы включения генов остались почти неизменными, а способы их выключения в ходе эволюции разошлись .
В основе исследования — изучение хроматина, белкового каркаса, определяющего, какие участки ДНК клетка считывает. Специалисты применили метод iChIP2, позволяющий помечать хроматин разных видов молекулярными штрихкодами и анализировать их в едином эксперименте. Это дало шанс детально изучить регуляцию генома у малоизученных организмов — от хитридиевого гриба и почвенной амебы до мха и морской анемоны.
Инструкции по активации генов в клетке практически одинаковы у человека, актинии и почвенной амебы. Но инструкции по подавлению экспрессии генов и других геномных элементов, таких как транспозоны, постоянно эволюционировали со времен нашего последнего общего эукариотического предка. Разные ветви жизни выработали разные молекулярные инструменты для достижения одной и той же цели.
Анализ показал, что сигнатура активного гена — паттерн химических меток на гистонах — почти идентична у всех исследованных видов. Это указывает на ее древнее происхождение, уходящее к последнему общему предку эукариот (около двух миллиардов лет назад). При этом способы подавления генов заметно различаются: одни виды используют метки для блокировки мобильных элементов, другие — для отключения неиспользуемых генов, а у почвенной амебы одна из таких меток, служащая у животных сигналом активации, работает как команда на выключение.
Исследователи связывают это разнообразие с «гонкой вооружений» между геномом и «прыгающими генами» — последовательностями, способными копировать себя и встраиваться в новые участки ДНК. Необходимость сдерживать их активность подтолкнула разные ветви жизни к формированию собственных стратегий подавления.
Результаты важны и для медицины: понимание стабильных и изменчивых механизмов регуляции генов помогает глубже изучать заболевания, связанные с нарушениями такого контроля, включая рак. Кроме того, метод iChIP2 расширяет возможности сравнительной геномики, позволяя исследовать эпигенетику самых разных видов и полнее раскрывать картину эволюции жизни на Земле.
Ранее Наука Mail рассказывала, что, в ДНК человека обнаружили гены двух неизвестных вымерших линий.