Конвергентная эволюция регуляции генов у людей и мышей

Молекулярные биологи обнаружили свидетельства конвергентной эволюции в важном механизме регуляции генов у людей и мышей. Исследование, опубликованное 15 января в Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что сложная система, одинаково регулирующая одни и те же гены у обоих видов, эволюционировала независимо в двух линиях.

Ключевые механизмы:

• Система регуляции включает некодирующую РНК, происходящую из сегментов ДНК, случайно вставленных в геном ретротранспозонами ("прыгающими генами").
• В геноме человека основное семейство SINE (короткие диспергированные ядерные элементы) — это Alu-элементы (более 1 млн копий, >10% ДНК).
• В геноме мыши присутствует другой набор SINE — B/ID элементы.
• Линии человека и мыши разошлись около 90 млн лет назад, и современные SINE в их геномах отсутствовали у общего предка.

Открытие:

• Лаборатория Линн Макват обнаружила, что SINE, попадающие в 3'-UTR (нетранслируемую область) мРНК, подчиняют её контролю белка Staufen.
• Staufen подавляет экспрессию гена через процесс Staufen-опосредованного распада (SMD).
• Анализ клеток-предшественников мышц (миобластов) у обоих организмов выявил 24 гена, которые регулируются Staufen и имеют видоспецифичные SINE в своих мРНК. Это число превышает ожидаемое по случайности.
• Дополнительные эксперименты подтвердили роль SINE для двух пар генов: его удаление стабилизировало мРНК и делало её нечувствительной к Staufen.

Значение:

Исследование подчёркивает важную роль некодирующей РНК и транспозонных элементов в эволюции сетей регуляции генов в млекопитающих. Оно показывает, что важные системы контроля экспрессии генов могут возникать независимо и относительно недавно в эволюционной истории.