Биологи исследуют ДНК-"паразитов" в поиске методов лечения болезней

Транспозоны, или "паразитические гены", составляют более половины человеческой ДНК, но о них известно еще много неясного. Биологи из Калифорнийского университета в Ирвайне представили новое понимание этих элементов, что в будущем может помочь в борьбе с раком и возрастными заболеваниями.

Исследование опубликовано в eLife.

В отличие от генов, кодирующих белки, необходимые для функционирования организма, транспозоны производят белки исключительно для копирования собственной ДНК и её встраивания в другие элементы. "Это эгоистичные паразиты", — говорит руководитель исследования Грейс Ю Чвень Ли. "Они самовоспроизводятся и, в большинстве случаев, ничего не делают для нас".

Почти все виды содержат транспозоны и выработали химические модификации (метилирование ДНК), останавливающие их репликацию. Однако доля транспозонов в геномах сильно варьируется: от 50% у человека и 65% у саламандр до всего 6% у рыбы фугу. Даже у разных видов плодовых мух этот показатель колеблется от 2 до 25%.

Целью биологов было понять причину этой вариации. Их интерес возник из предыдущей работы, показавшей, что химические модификации, подавляющие транспозоны, имеют "неприятные побочные эффекты": они распространяются на соседние гены и нарушают их работу.

"В новом исследовании мы обнаружили, что сила и вредоносность этих побочных эффектов варьируются", — поясняет Ли. "Мы выяснили, что со временем виды, у которых побочные эффекты были особенно губительны для соседних генов, подвергались более сильному естественному отбору, удалявшему транспозоны. Это привело к меньшему проценту транспозонов в их современных геномах".

Команда также обнаружила, что вариация в тяжести побочных эффектов может быть связана с генами, производящими и распределяющими химические модификации. Биологи планируют изучить этот вопрос в будущих исследованиях.

Транспозоны уже связаны с некоторыми редкими наследственными заболеваниями. Совсем недавно учёные обнаружили, что они активируются в стареющем мозге и некоторых раковых клетках.

"Хотя их роль в этих процессах ещё не ясна, в конечном итоге можно будет разработать методы лечения, изменяя гены, производящие эти химические модификации", — говорит Ли. "Мы также хотели бы изучить, влияют ли на транспозоны такие факторы, как диета и окружающая среда, которые, как известно, влияют на распределение клетками химических модификаций".

Первым автором статьи стал постдокторант Юйхэн Хуан.