Гены, определяющие сложность животных, найдены

Впервые идентифицированы гены, которые определяют сложность животных — то, что делает человека гораздо более сложным организмом, чем плодовая мушка или морской ёж.

Секрет того, как клетка одного животного может быть значительно сложнее аналогичной клетки другого, по-видимому, кроется в белках и их способности контролировать «события» в ядре клетки.

Исследование биохимика доктора Колина Шарпа и его коллег из Портсмутского университета опубликовано в PLoS One.

Доктор Шарп и студентка MRes Даниэла Лопес Кардозо проанализировали большие массивы данных из геномов девяти животных — от человека и макак до нематодных червей и плодовой мушки — и вычислили, насколько разнообразен каждый из них на генетическом уровне.

Они обнаружили небольшое количество белков, которые лучше взаимодействуют с другими белками и с хроматином — упакованной формой ДНК в клеточном ядре.

«Эти белки, по-видимому, являются отличными кандидатами на то, что лежит в основе огромного разнообразия степеней сложности у животных», — сказал доктор Шарп.

«Мы ожидали идентифицировать гены, которые взаимодействуют напрямую с ДНК для регуляции других генов, но это оказалось не так. Вместо этого мы идентифицировали гены, взаимодействующие с "хроматином"».

Результаты показывают, что повышенная способность определённых белков взаимодействовать друг с другом для регуляции динамической организации хроматина в ядре является компонентом сложности животных.

Это важно, потому что биомедицинские учёные зависят от лучшего понимания болезней человека, изучая их на животных. Хотя это ценно, существует опасение, что животная модель может быть слишком простой, и результаты, полученные на более простом животном, могут не коррелировать с тем, что происходит у более сложного.

Понимание фундаментальных различий в генетической организации животных и накладываемых этим ограничений позволит более рационально выбирать подходящие животные модели в биомедицине.

Предыдущие исследования команды доктора Шарпа показали, что за большее разнообразие белков, производимых одним геном — NCoR — у сложных животных (например, человека) по сравнению с морскими ежами, ответственны три фактора:

• Дублирование генов: хотя общее количество генов в геноме не сильно варьируется, некоторые специфические гены дублируются. Например, у морского ежа один ген NCoR, а у человека — два.
• Альтернативный сплайсинг: один ген часто производит более одного белка. Матричная РНК (mRNA), связывающая ген с белком, может обрабатываться путём «сплайсинга», генерируя ряд различных mRNA, каждая из которых кодирует родственный, но другой белок. Например, ген морского ежа производит только один тип РНК, в то время как у человека ген NCoR2 производит более 30, и каждый, вероятно, имеет свою функцию.
• Увеличение доменов: большинство белков состоят из доменов, имеющих определённую функцию. Команда обнаружила, что количество доменов увеличивается: у NCoR от одного у морских ежей до трёх у человека.