Существо, похожее на филе анчоуса, помогает понять, как работает ДНК

Международный консорциум исследователей опубликовал комплексное исследование о том, как работает ДНК у животных. Работа была сосредоточена на морском организме — ланцетнике (амфиоксусе, Branchiostoma lanceolatum), чтобы изучить этапы эволюции животных от беспозвоночных к более сложным позвоночным, включая человека.

Что это за животное и почему с ним работают?

Средиземноморский амфиоксус (амфи) обитает в песке у побережья Средиземного, Чёрного морей и Атлантики. Он похож на позвоночное (имеет схожий план тела и органы), но у него нет сложного мозга или конечностей. Амфиоксус считается одним из простейших животных, занимающим промежуточное положение между беспозвоночными (насекомые, черви, медузы) и позвоночными, что помогает изучать эволюцию сложности.

Что новое исследование говорит об использовании ДНК?

Учёные секвенировали геном амфиоксуса и изучили его гены. Исследование показывает, как механизмы контроля над генами способствовали построению более сложных животных.

Ключевые выводы:

• Некоторые гены, выполняющие у амфиоксуса лишь общие функции, у позвоночных используются более специализированно, особенно в мозге.
• У человека и амфиоксуса в каждой клетке по две копии каждого гена (от каждого родителя). Однако у человека каждая из этих копий существует в двух версиях (дуплицирована), а у амфиоксуса — только в одной.
• Существование двух версий каждого гена у позвоночных, по-видимому, связано со способностью создавать специализированные ткани и функции.

Что исследование говорит о контроле над ДНК?

Самое важное открытие: впервые показано, что амфиоксус использует для контроля активности некоторых своих генов метод, схожий с методом позвоночных, — ДНК-метилирование.

• Метильные группы, присоединяясь к определённым участкам ДНК, действуют как сигналы "выключения" для генов.
• У более простых беспозвоночных (червей, насекомых) уровень метилирования ДНК очень низкий. У амфиоксуса в целом он тоже низкий.
• Однако в этом исследовании обнаружены локальные участки плотного ДНК-метилирования в геноме амфиоксуса. В этих регионах метилирование выполняет регуляторную функцию, аналогичную функции у позвоночных. Ранее у беспозвоночных это не наблюдалось.

Это означает, что регуляторная функция ДНК-метилирования могла эволюционировать на миллионы лет раньше, чем считалось. Новое знание может помочь понять, как работает регуляция ДНК и как она нарушается при заболеваниях.