Обнаружена новая кластерная последовательность генов человека
Исследователи из лаборатории Али Шилатифарда, доктора философии, обнаружили новую повторяющуюся кластерную последовательность генов, которая экспрессируется исключительно у людей и человекообразных приматов.
Это открытие, подробно описанное в исследовании, опубликованном в Science Advances, является прорывом в биологии генома человека и имеет широкие последствия для будущих исследований в области транскрипционной регуляции, эволюции человека и изучения повторяющихся последовательностей ДНК.
"Это невероятное открытие первого фактора элонгации, который повторяется в геноме человека и является очень специфичным для приматов", — сказал Шилатифард.
За последние два десятилетия быстрое развитие технологий секвенирования генома ускорило исследование генетической структуры различных областей генома человека. Значительные его области состоят из повторяющихся последовательностей ДНК, названных экспертами генетической "тёмной материей", которую до недавнего времени невозможно было идентифицировать с помощью традиционной технологии короткого чтения ДНК.
Однако недавняя разработка технологии длинного чтения ДНК позволила исследователям, включая команду Шилатифарда, изучить эти длинные последовательности "тёмной материи" и охарактеризовать их роль в генетическом разнообразии и эволюции.
В текущем исследовании, изучая соединение-ингибитор рака в клеточных линиях человека, команда Шилатифарда наткнулась на группу ранее не охарактеризованных генов, кодирующих белок Elongin A3, или ELOA3. Этот белок тесно связан с белком ELOA, который ранее изучался за его роль в регуляции транскрипции РНК-полимеразы II (RNAPII) — процесса, необходимого для экспрессии генов.
"Обычно один человеческий белок кодируется одним геном, а близкородственные белки могут кодироваться отдельными генами в разных хромосомных локусах. Однако в случае ELOA3 многие гены, расположенные в одном генетическом локусе, кодируют идентичный белок, что делает его интригующим объектом для изучения", — сказал Марк Морган, доктор философии, соавтор исследования.
В сотрудничестве с лабораторией Эвана Айхлера, доктора философии, исследователи также обнаружили, что кластер генов ELOA3 уникален для людей и человекообразных приматов, а количество повторов гена ELOA3 варьируется у разных особей и среди видов приматов.
"У вас может быть 52 копии, у меня — 27, у кого-то еще — 32. Мы не знаем почему, но мы знаем, что у каждого индивида разное количество повторяющихся единиц, и эта единица высококонсервативна среди приматов", — сказал Шилатифард.
"Эти наблюдения позволили нам предположить, что кластер генов ELOA3 подвергся согласованной эволюции и гомогенизации генов среди изученных нами видов приматов", — добавил Морган.
Используя методы белковой биохимии, команда обнаружила, что ELOA3 образует отдельный белковый комплекс, отличный от белка ELOA, для регуляции транскрипции RNAPII с помощью уникальных биохимических механизмов.
"Открытие ELOA3 как нового специфичного для приматов фактора элонгации RNAPII не только углубляет наше понимание биологии генома человека, но и открывает окно для целенаправленного дизайна лекарств против рака. Динамическая природа кластера повторов ELOA3 может отражать его уникальную роль в регуляции вариабельности экспрессии генов среди индивидов", — сказал Саид Мохаммад Параст, доктор философии, соавтор исследования.
По словам исследователей, следующие шаги включают определение того, где и когда экспрессируется ELOA3 в геномах людей и человекообразных приматов, а также его потенциальную роль в развитии нарушений развития и заболеваний, включая рак.
"Учитывая эволюционную консервативность этого кластера генов среди приматов, он может пролить свет на механизмы регуляции генов, уникальные для человеческой эволюционной линии", — сказал Морган.