Новое понимание древнего механизма эволюции млекопитающих

Исследователи из Великобритании раскрыли, как древний механизм участвует в контроле генов и продолжает двигать эволюцию генома. Исследование опубликовано в журнале Cell.

Белок CTCF необходим для правильной работы тканей млекопитающих. Он регулирует гены, взаимодействует с белками в ядре клетки и играет роль в таких заболеваниях, как ВИЧ и рак. Однако происхождение последовательностей ДНК, с которыми связывается CTCF, было мало изучено.

Учёные использовали образцы шести млекопитающих (человек, макак, мышь, крыса, собака и короткохвостый опоссум), чтобы определить места связывания CTCF в каждом геноме. Они обнаружили:

• Около 5000 сайтов связывания, присутствующих в большинстве типов клеток и тканей, которые не менялись на протяжении сотен миллионов лет эволюции млекопитающих. Эти консервативные сайты, вероятно, играют важную роль в регуляции генов.
• Ещё большее количество сайтов, которые появились только в одной эволюционной линии или виде. Эти новые сайты представляют собой следы важных эволюционных изменений.

Новые сайты CTCF встроены в вирусоподобные участки ДНК, называемые ретротранспозонами. Эти элементы копируют и вставляют себя по всему геному.

Ключевое открытие: когда ретротранспозон, содержащий последовательность для связывания CTCF, распространяется, он может "засевать" функциональные сайты CTCF в новых местах генома, изменяя активность отдалённых генов.

"Мы разработали новую, интегрированную модель эволюции CTCF... Наши данные дают увлекательное представление о древнем механизме эволюции, который всё ещё активно меняет наш геном", — заявил Пол Флайсек (EMBL-EBI и Институт Сэнгера).

Используя методы молекулярной палеонтологии, исследователи обнаружили следы древних "вспышек" активности ретротранспозонов вокруг общих сайтов CTCF, показав, что этот процесс активен уже сотни миллионов лет.

"CTCF — ключевой регулятор... изменения в экспрессии генов и хроматине при раке используются для прогнозирования исхода лечения, поэтому так важно детально понимать, как определённые части генома сопротивляются изменениям или пластичны к ним", — отметил Дункан Одом (Cancer Research UK и Институт Сэнгера).