Ученые раскрыли механизмы расхождения регуляции генов между видами

Физические различия между близкородственными видами животных могут возникать не только из-за изменений в ДНК, влияющих на структуру белков, но и из-за изменений, влияющих на их экспрессию. При этом не все различия объясняются только изменениями в последовательности ДНК.

Экспрессия генов контролируется регуляторными элементами, такими как энхансеры. Видоспецифичные изменения в их работе могут быть вызваны:

• Cis-изменениями — в последовательности самого энхансера.
• Trans-изменениями — в клеточной среде (например, в мобильных транскрипционных факторах), которые могут влиять на множество энхансеров.

Исторически было сложно определить индивидуальный вклад этих двух механизмов.

Лаборатории Эмили Ходжес и Тони Капры использовали метод ATAC-STARR-seq для изучения относительного вклада cis и trans механизмов в расхождение регуляции генов между человеком и макакой-резус. Исследование опубликовано в Cell Genomics в апреле 2024 года.

Ученые изучали эффекты разных последовательностей ДНК (cis) в контексте разных клеточных сред (trans) и наоборот. Они обнаружили существенно большее количество trans-изменений, влияющих на регуляторную активность, чем считалось ранее.

Хотя различия между видами часто приписывают cis-вариациям, эта работа показала значительную роль trans-различий (клеточной среды) в расхождении регуляции генов. Это бросает вызов текущему представлению о том, что за большинство расхождений ответственны cis-изменения, и доказывает критическую роль trans-изменений в эволюции регуляции генов.

Понимание вклада cis и trans механизмов важно для областей регуляции генов, популяционной генетики человека и эволюции приматов.

В дальнейшем Ходжес планирует изучить, как эти механизмы способствуют различиям в рисках заболеваний человека (например, рака), где взаимодействие между изменениями последовательности, эпигенетикой и клеточной средой сильно влияет на исход болезни.