Ключевой белок для защиты от «прыгающих генов» идентифицирован
Транспозоны, или «прыгающие генетические элементы», составляют значительную часть генома большинства эукариот. Их мобилизация в геноме половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов) угрожает геномной нестабильности и может приводить к бесплодию.
В половых клетках животных за подавление (сайленсинг) транспозонов отвечает специализированная система защиты на основе малых РНК — путь Piwi-взаимодействующих РНК (piRNA). Модельным организмом для его изучения является Drosophila (плодовая мушка). piRNA загружаются на белок Piwi, и этот комплекс перемещается в ядро для сайленсинга транспозонов.
Предполагалось, что Piwi функционирует с белком-партнёром — гетерохроматиновым белком 1a (HP1a), который, как сообщалось, обеспечивает подавление транспозонов в половых клетках и соматических клетках яичников дрозофилы. Однако последствия удаления HP1a из половых клеток для piRNA и других белков пути оставались неизученными.
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, международная команда учёных выяснила функцию HP1a в пути piRNA и репрессии транспозонов.
Используя комбинацию генетических, биохимических экспериментов и секвенирования нового поколения, группа под руководством Тоси Кай обнаружила, что HP1a необходим для репрессии транспозонов, расположенных в регионах вблизи теломер и центромер. HP1a помогает в производстве piRNA из этих регионов, защищая более длинные предшественники РНК, которые затем нарезаются на малые piRNA для подавления транспозонов. Важно, что HP1a функционирует для репрессии транспозонов в специфических областях генома, где сконцентрированы эволюционно древние транспозоны.
Полученные данные показывают, что пути малых РНК эволюционировали модульным образом, чтобы сдерживать активность транспозонов и не допускать их накопления в геноме. Это открывает путь для изучения динамики иммунных систем на основе малых РНК в защите генома в ходе эволюции. Понимание этого высокоадаптивного механизма защиты генома также важно в свете растущего числа исследований, подчёркивающих его роль в развитии заболеваний.