Только 8,2% нашей ДНК является «функциональной»

Исследователи из Оксфордского университета пришли к выводу, что лишь около 8,2% человеческой ДНК, вероятно, выполняет важную функцию.

Эта цифра сильно отличается от оценки 2012 года, когда участники проекта ENCODE (Энциклопедия элементов ДНК) заявили, что 80% нашего генома обладает той или иной биохимической функцией. Это утверждение вызвало споры, поскольку многие учёные считали, что биохимическое определение «функции» слишком широко: активность в ДНК не обязательно имеет последствия. Для подтверждения функциональности нужно доказать, что эта активность важна.

Метод: эволюция как критерий

Группа из Оксфорда использовала способность эволюции отличать важные элементы от неважных. Они определили, какая часть нашего генома избежала накопления изменений за 100 миллионов лет эволюции млекопитающих — это явный признак того, что данная ДНК важна и её функцию необходимо сохранять.

«В значительной степени это вопрос разных определений того, что такое "функциональная" ДНК», — говорит соавтор работы профессор Крис Понтинг. — «Мы не считаем, что наша цифра сильно отличается от той, которую можно получить, анализируя данные ENCODE с тем же определением функциональности».

Почему это важно для медицины

«Эти определения имеют значение. При секвенировании геномов пациентов, если бы наша ДНК была в основном функциональной, нам пришлось бы обращать внимание на каждую мутацию. В отличие от этого, при функциональности лишь 8%, мы должны выяснить, какие из обнаруженных мутаций попадают в эти 8% и могут быть важны. С медицинской точки зрения это необходимо для интерпретации роли генетических вариаций человека в заболеваниях».

Как проводилось исследование

Учёные использовали вычислительный подход для сравнения полных последовательностей ДНК различных млекопитающих: от мышей, морских свинок и кроликов до собак, лошадей и людей.

«Мы обнаружили, что 8,2% нашего человеческого генома функционально», — говорит соавтор доктор Гертон Лунтер. — «Наш подход в значительной степени свободен от предположений и не зависит от того, что мы уже знаем о геноме».

Остальная часть нашего генома — это «эволюционный мусор», фрагменты, которые претерпели потери или вставки в ДНК.

Из чего состоят 8,2%

• Немного более 1% человеческой ДНК кодирует белки, которые выполняют почти все критические биологические процессы в организме.
• Около 7%, как полагают, участвует во «включении» и «выключении» генов, кодирующих белки, — в разное время, в ответ на различные факторы и в разных частях тела. Это регуляторные элементы.

«Белки, которые производятся, практически одинаковы в каждой клетке нашего тела. То, какие из них включены, где в теле и в какой момент времени, нуждается в контроле — и эту работу выполняют те самые 7%», — объясняет ведущий автор доктор Крис Рэндс.

Сравнение с другими видами

Исследователи обнаружили, что хотя гены, кодирующие белки, очень хорошо сохраняются у всех млекопитающих, в регуляторных областях происходит более высокая «оборачиваемость» последовательностей ДНК — они теряются и приобретаются с течением времени.

Например, только 2,2% человеческой ДНК является функциональной и общей с мышами из-за 80 миллионов лет эволюционного разделения.

«Регуляторная ДНК эволюционирует гораздо динамичнее, чем мы думали, — говорит доктор Лунтер, — но даже так, большинство изменений в геноме затрагивают "мусорную" ДНК и не имеют значения».

Профессор Понтинг добавляет: «Тот факт, что у нас есть лишь 2,2% общей ДНК с мышами, не означает, что мы так уж отличаемся. Мы не такие особенные. Наша фундаментальная биология очень похожа. С биологической точки зрения люди, боюсь, довольно обычны».