Изследователите са открили хиляди неизвестни ДНК последователности в генома на бозайниците

Колосално сравнително проучване на геномите на 29 вида бозайници може да доведе до преразглеждане на принципите на функциониране и организация на човешкия геном. Учените успяха директно да видят генетичната „тъмна материя“, чието съществуване отдавна се подозира. Предишни изследвания, които сравняваха човешка и миша ДНК, косвено стигнаха до заключението, че съществува значителен брой регулаторни последователности, които не кодират самите протеини, а контролират активността на други гени. Но за разлика от вече известните и характеризирани регулатори, тяхното съществуване остана в сферата на хипотезите. Ето защо те бяха наречени „тъмна материя“: тя трябва да е някъде, но никой не е успял да я види.

Екип от изследователи от Масачузетския технологичен институт (САЩ), заедно с колеги от други световни научни центрове, успяха да постигнат това. В продължение на пет години те се занимаваха със секвениране и сравняване на геномите на 29 плацентни бозайници, включително хора, слонове, зайци, прилепи и др. За двадесет от тях геномната ДНК последователност беше получена за първи път. На първо място, учените се интересуваха от онези последователности, които се променяха малко от вид на вид. Именно високата консерватизъм на тези региони ги накара да се съмняват в регулаторни последователности.

И ето резултата: открити са 10 000 високо консервирани последователности, които пряко влияят върху генната активност, и повече от 1000, които служат като основа за синтеза на регулаторни РНК със сложна структура. Учените са открили и 2,7 милиона сайта - потенциални мишени за взаимодействие с транскрипционни фактори, които определят къде и кога един ген трябва да работи. Освен това са открити 4000 нови кодиращи последователности с информация за протеини. Трябва да се каже, че въпреки че човешкият геном е напълно прочетен, функциите на много ДНК последователности остават неясни. Когато се работи само с един геном, е почти невъзможно да се каже кой сам сайт кодира даден протеин и кой изпълнява регулаторна функция. Но в сравнение с други геноми, подобна задача е доста решима.

Изследователите са успели да проследят еволюцията на бозайниците в продължение на 100 милиона години на молекулярно ниво. Адаптацията на организма към променящите се условия на околната среда се отразява в трансформации в регулацията на генома, в набора и активността на тази самата „тъмна материя“ (която вече не е толкова „тъмна“). Например, сега е възможно да се разбере кои гени са създали човек от маймуна. Преди е имало около 200 от тях; някои от тях са били отговорни за развитието на мозъка и структурата на крайниците. Днес броят на такива последователности в ДНК се е увеличил до 1000.

Медицината също трябва да се изправи пред новите времена. Голям брой заболявания са свързани директно с мутации в кодиращия регион на ДНК: тези мутации увреждат структурата на самите протеини. Но още повече заболявания са причинени от нарушения в регулацията на генната активност - когато протеините започват да се синтезират там, където не трябва, или не там, където трябва, или не в необходимите количества. Така че сега, с нова, подробна и разширена карта на регулаторните елементи в генома, ще бъде възможно да се определи истинската причина за много, много заболявания.