Транспозоны могут влиять на эволюцию генома через связь с репликацией ДНК

Транспозоны, или "прыгающие гены", способные перемещаться по хромосомам, составляют около 50% человеческого генома. Долгое время оставалось загадкой, почему области хромосом, наиболее богатые такими последовательностями, всегда дублируются последними при делении клетки.

Новое исследование под руководством Аллана Спредлинга из Института Карнеги, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагает возможное объяснение на основе изучения плодовой мушки Drosophila melanogaster.

Ключевые выводы исследования:

• Учёные проанализировали базу данных из более 50 000 сайтов вставки транспозона P element в геноме дрозофилы.
• Оказалось, что почти 40% новых вставок этого транспозона происходят вблизи начала всего 300 генов.
• Эти гены объединяет одно: они часто функционируют как точки начала репликации ДНК (origins).
• Это указывает на связь между перемещением P element и механизмом удвоения генома. Исследователи предполагают, что такой транспозон может реплицироваться дважды за цикл деления клетки, встраиваясь в ещё не скопированные участки ДНК.
• Если транспозон "запускается" поздно, для второй репликации остаются только те сегменты хромосом, которые копируются последними. Это объясняет, почему эти регионы так богаты транспозонами.

Важные оговорки:

• Механизм не универсален. Другие транспозоны дрозофилы, такие как piggyBac и Minos, не встраиваются в сайты начала репликации.
• P element — относительно "молодой" транспозон для D. melanogaster, появившийся в её геноме около 80 лет назад.

Как отметил Спредлинг, понимание механизмов перемещения конкретных транспозонов позволяет приблизиться к разгадке процессов, которые могли profoundly влиять на эволюцию геномов почти всех животных.