Динамическая эволюция ансамблей регуляторных элементов в CD4+ Т-клетках приматов

Биологи выяснили, почему люди отличаются от шимпанзе и других приматов, несмотря на сходство генов. Новое исследование объясняет это различиями в регуляции генов.

Метод исследования

Учёные из Cold Spring Harbor Laboratory и Cornell University провели полногеномный анализ трёх видов приматов:

Использовалась технология PRO-Seq для измерения насинтезированной транскрипции — создания РНК-копий с участков ДНК возле генов. Это позволило определить активные промоторы и энхансеры (регуляторные элементы ДНК).

Исследовали один тип клеток — CD4+ Т-клетки иммунной системы — в покоящемся и активированном состоянии.

Ключевые результаты

  1. Активность генов у трёх видов была очень похожей.
  2. Способы регуляции генов существенно различались.
  3. Размер имеет значение: гены, регулируемые большими ансамблями энхансеров, демонстрировали стабильный уровень экспрессии в ходе эволюции. Гены с малыми ансамблями были менее стабильны.
  4. Парадокс стабильности: когда экспрессию гена определяет множество энхансеров, сам ген стабилен, но отдельные энхансеры в ансамбле меняются быстрее. Эволюционный отбор действует на общий уровень экспрессии гена, который обеспечивается коллективом регуляторных элементов.

Значение исследования

  • Объясняет, как меняются программы экспрессии генов в ходе эволюции, что приводит к различиям в поведении и морфологии между человеком и другими приматами.
  • Даёт ключи к пониманию болезнетворных мутаций, нарушающих регуляцию генов.

Публикация: Nature Ecology & Evolution, 29 января 2018 г.