Что делает нас уникальными? Не гены, а окружающие их последовательности
Ключ к человеческой индивидуальности может лежать не в наших генах, а в последовательностях, которые их окружают и контролируют. Новое исследование учёных из Стэнфордского университета и Йельского университета показывает, что взаимодействие этих последовательностей с классом ключевых белков — факторами транскрипции — может значительно различаться у разных людей и, вероятно, влияет на нашу внешность, развитие и даже предрасположенность к определённым заболеваниям.
Это открытие предполагает, что исследователи, сосредоточившиеся исключительно на генах для понимания человеческих различий, искали не в том месте.
Гены (несущие инструкции для создания белков) различаются у всех людей всего на ~0.025%. В то же время некодирующие регионы, составляющие около 98% нашей ДНК, различаются по последовательности на 1–4%. Ранее функция этих регионов была малоизучена.
Исследование показало, что уникальные изменения в последовательности ДНК у разных людей влияют на способность факторов транскрипции связываться с областями, контролирующими экспрессию генов. В результате последующая экспрессия близлежащих генов может значительно варьироваться.
Ключевые результаты двух параллельных исследований
Исследование в Science Express (опубликовано 18 марта):
- Сравнение паттернов связывания двух факторов транскрипции (NF-κB и RNA PolII) у 10 людей и одного шимпанзе.
- Выявлено более 15 000 сайтов связывания для NF-κB и 19 000 для RNA PolII.
- 25% сайтов PolII и 7.5% сайтов NF-κB показали значительные различия в связывании между индивидами (иногда более чем на два порядка величины).
- Для сравнения: различия между человеком и шимпанзе составили около 32%.
- Многие из этих различий можно было проследить до вариаций в последовательности или структуре сайтов связывания и они коррелировали с изменениями в уровнях экспрессии генов.
- Некоторые вариабельные регионы связывания находились рядом с генами, связанными с такими заболеваниями, как диабет 1-го типа, волчанка, лейкемия и шизофрения.
Исследование в Nature (опубликовано 17 марта):
- Проведено на дрожжах. Показано, что многие различия в связывании и уровнях экспрессии являются наследуемыми и передаются от родителя к потомству.
- Удалось идентифицировать несколько варьирующих белков-регуляторов.
Вывод: Вместе эти два исследования раскрывают многое о так называемом регуляторном коде, который контролирует вариативность среди особей. Различия в некодирующих регионах ДНК оказывают глубокое влияние на связывание белков и экспрессию генов, что, вероятно, и составляет основу человеческой индивидуальности.