Исследование мускулистых свиней раскрывает ключевой регулятор в геноме

Современные домашние свиньи гораздо более мускулисты и менее жирны, чем их предок — дикий кабан. Учёные из Университета Уппсалы (Швеция) и Института Броуда (США) выявили, что за этот признак отвечает генетический вариант в гене IGF2, кодирующем фактор роста тканей. У домашних свиней была обнаружена однонуклеотидная замена (SNP) в этом гене, которая повышает выработку фактора роста и ведёт к увеличению мышечной массы.

Исследователи предположили, что на этот участок ДНК может связываться белок, регулирующий активность IGF2. Однако идентифицировать его долгое время не удавалось. Прорыв стал возможен благодаря применению новой методики, разработанной в Институте Броуда.

Методологический прорыв: охота на белок

Для поиска таинственного белка учёные использовали комбинацию двух методов:

1. SILAC (стабильное изотопное мечение аминокислотами в клеточной культуре) для получения "тяжёлых" и "лёгких" версий белков.
2. Масс-спектрометрию для точной идентификации белков по их массе.

В эксперименте версия ДНК дикого кабана (с исходным вариантом IGF2) инкубировалась с "тяжёлыми" белками, а версия домашней свиньи (с мутацией) — с "лёгкими". Это позволило чётко различить белок, который связывался с одной версией ДНК, но не с другой.

Открытие ZBED6

Метод позволил обнаружить ранее неизвестный белок, названный ZBED6. Он связывается с исходной (кабаньей) версией гена IGF2, но не с мутировавшей (домашней). Дальнейшие эксперименты подтвердили, что ZBED6 действует как репрессор: он подавляет активность гена IGF2 у диких кабанов, ограничивая рост мышц. Мутация у домашних свиней нарушает связывание ZBED6, что приводит к повышенной выработке фактора роста и формированию более мясистого и менее жирного тела.

Неожиданная роль в геноме

Характеристика белка принесла сюрпризы:

• Ген ZBED6 очень консервативен у плацентарных млекопитающих, что указывает на его древность и важность.
• ZBED6 является транспозоном — фрагментом ДНК, встроившимся в геном в ходе эволюции. Он расположен внутри другого гена, поэтому не был идентифицирован при секвенировании человеческого генома.
• ZBED6 связывается примерно с 2500 сайтами в геноме, многие из которых связаны с генами, важными для развития сердечно-сосудистых, воспалительных, неврологических заболеваний и рака.

«Похоже, этот фактор может быть очень важным регулятором, который каким-то образом контролирует экспрессию многих различных важных генов в нашем организме», — говорит Керстин Линдблад-То (Институт Броуда и Университет Уппсалы).

Это открытие — один из первых примеров, когда с помощью инновационных протеомных технологий была не только идентифицирована ДНК-связывающая молекула, но и полностью подтверждена её биологическая функция у высших организмов. Исследование продолжается для полного понимания влияния ZBED6 на развитие свиней и здоровье человека.