Новое международное исследование предполагает, что древняя вирусная ДНК, встроенная в наш геном, которая долгое время считалась генетическим «мусором», на самом деле может играть важную роль в регуляции экспрессии генов.

Сосредоточив внимание на семействе последовательностей под названием MER11, исследователи из Японии, Китая, Канады и США показали, что эти элементы эволюционировали, чтобы влиять на включение и выключение генов, особенно на ранних этапах развития человека.

Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Переносимые элементы (TE) - это повторяющиеся последовательности ДНК в геноме, которые произошли от древних вирусов. За миллионы лет они распространились по всему геному с помощью механизмов копирования и вставки.

Сегодня TE составляют почти половину генома человека. Хотя когда-то считалось, что они не выполняют никакой полезной функции, недавние исследования показали, что некоторые из них действуют как «генетические переключатели», контролируя активность близлежащих генов в определенных типах клеток.

Однако, поскольку TE часто повторяются и часто имеют почти идентичную последовательность, их бывает трудно изучать. В частности, более молодые семейства TE, такие как MER11, плохо классифицированы в существующих геномных базах данных, что ограничивает нашу способность понять их роль.

Чтобы преодолеть это, ученые разработали новый метод классификации TE. Вместо использования стандартных инструментов аннотирования они сгруппировали последовательности MER11 на основе их эволюционных связей и того, насколько хорошо они сохранились в геномах приматов.

Этот новый подход позволил им разделить MER11A/B/C на четыре различных подсемейства, а именно от MER11_G1 до G4, в диапазоне от самых старых к самым молодым. Эта новая классификация выявила ранее скрытые закономерности регуляторного потенциала генов.

Ученыесравнили новые подсемейства MER11 с различными эпигенетическими маркерами, которые представляют собой химические метки на ДНК и связанные с ними белки, влияющие на активность генов.

Сравнение показало, что новая классификация в большей степени соответствует реальной регуляторной функции по сравнению с предыдущими методами. Чтобы непосредственно проверить, могут ли последовательности MER11 контролировать экспрессию генов, команда использовала метод под названием lentiMPRA (массово параллельный репортерный анализ лентивирусов).

Этот метод позволяет тестировать тысячи последовательностей ДНК одновременно, вводя их в клетки и измеряя, насколько каждая из них повышает активность генов.

Исследователи применили этот метод к почти 7000 последовательностям MER11 человека и других приматов и измерили их воздействие на стволовые клетки человека и нервные клетки на ранних стадиях развития. Результаты показали, что MER11_G4 (самое молодое подсемейство) обладает высокой способностью активировать экспрессию генов.