"Теневые" энхансеры в "мусорной ДНК" обеспечивают стабильное развитие в неидеальных условиях
Исследование на плодовых мушках показало, что, казалось бы, избыточные копии регуляторных участков ДНК (так называемые "теневые" энхансеры) критически важны для нормального развития в условиях генетических или средовых стрессов.
Ключевые выводы
- "Теневые" энхансеры — это дополнительные, часто удалённые копии регуляторных последовательностей, которые дублируют функцию основных энхансеров, управляющих активностью генов.
- Их роль становится очевидной в неоптимальных условиях: при экстремальных температурах или наличии других генетических мутаций. В идеальных лабораторных условиях их отсутствие может быть почти незаметно.
- Исследование подтверждает, что значительная часть "мусорной ДНК" (некодирующих регионов генома) играет важную регуляторную роль, обеспечивая надёжность развития в изменчивой среде.
Ход исследования
Учёные из Принстонского университета под руководством профессора
Дэвида Стерна изучали ген shavenbaby, отвечающий за
формирование волосков-трихом у дрозофилы.
- Были обнаружены два "теневых" энхансера для этого гена, расположенные более чем в 50 000 пар оснований от него.
- У мух, у которых удалили эти "теневые" энхансеры (но оставили основные), развитие трихом почти не нарушалось при оптимальной температуре 25°C.
- Однако при стрессовых температурах (17°C и 32°C) у таких мух наблюдался тяжёлый дефицит трихом.
- Аналогичный усиленный дефект проявился при удалении "теневых" энхансеров у мух, уже имеющих мутацию в другом гене, вовлечённом в развитие трихом.
Значение и перспективы
- Результаты, опубликованные в журнале Nature, поддерживают гипотезу о том, что "теневые" энхансеры повышают устойчивость развивающегося организма к генетическим и средовым вариациям.
- Это меняет подход к планированию экспериментов: изучение развития в неидеальных условиях может выявить важные регуляторные элементы, незаметные в оптимальной среде.
- Учёные полагают, что подобные избыточные регуляторные последовательности широко распространены и в геноме человека. Их наличие или отсутствие может быть одним из факторов, объясняющих, почему у носителей одной и той же мутации болезнь проявляется не всегда ("генетическая лотерея"), и дать ключи к пониманию нарушений развития.