Тёмная материя ДНК становится видимой перед "финальным монтажом"

Исследователи из Медицинской школы Университета Северной Каролины обнаружили важную регуляторную роль так называемой тёмной материи, или "мусорной ДНК", внутри наших генов.

Новое исследование показывает, что фрагменты информации, содержащиеся в этой тёмной материи, могут изменять способ сборки гена.

Как работает "монтаж" гена

• Лишь около 10% последовательности каждого человеческого гена кодирует функциональный белок — это регионы экзоны.
• Остальные 90% — это длинные участки тёмной материи, известные как интроны.
• При обработке матричной РНК (mRNA) — генетической инструкции для синтеза белка — интроны вырезаются и уничтожаются, а экзоны могут объединяться по-разному.

Открытие регуляторных элементов в интронах

Исследователи под руководством Цзэфэна Вана идентифицировали интронные сплайсинг-регуляторные элементы. Эти элементы привлекают белковые факторы, которые могут либо усиливать, либо подавлять процесс сплайсинга (вырезания и склеивания).

Открытие было сделано с помощью вставки интрона со случайными последовательностями ДНК в ген-репортёр зелёного флуоресцентного белка (GFP). Если репортёр светился зелёным, это означало, что данный участок интрона был подвергнут сплайсингу.

Значение открытия

• Для 90% человеческих генов существует более одного сплайс-варианта (изоформы). Альтернативный сплайсинг позволяет одному гену кодировать множество белков с разными функциями.
• Многие заболевания вызваны "неправильной регуляцией" сплайсинга, когда ген вырезан и склеен некорректно.
• Ранее при изучении генетики болезней основное внимание уделялось изменениям в экзонах. Теперь появился инструмент для изучения роли вариаций в интронах, которые составляют большинство последовательности гена.

Практический результат

Учёные создали библиотеку клеток, содержащих GFP-репортёр со случайными вставленными последовательностями. Это позволяет исследователям определять функцию конкретных фрагментов генетической информации в интронах и их влияние на работу гена.

"Мы называем это сплайсинг-кодом — информацией, которая говорит клетке, как именно проводить сплайсинг", — поясняет Ван. Теперь можно изучать, как варианты последовательностей ДНК в интронах влияют на сплайсинг, меняя паттерн кодирования экзона и, как следствие, функцию белка.

Исследование опубликовано в январе 2013 года в журнале Nature Structural & Molecular Biology.