У людському геномі ДНК, яку раніше вчені вважали еволюційним баластом (сміттєвою), насправді виконує функції в регуляції генів.
Послідовності MER11, що походять від стародавніх вірусів, складають частину транспонованих елементів, про що пише ScienceDaily. Протягом мільйонів років ці вірусні фрагменти вбудовувалися в геном. Тепер з’ясували, що деякі з них діють як генетичні перемикачі, які контролюють активацію або пригнічення генів, особливо на ранніх етапах розвитку організму.
За допомогою нової системи класифікації MER11 поділили на чотири підродини, одна з яких MER11_G4 виявилась найбільш потужною у запуску експресії генів.
Експресія генів – це процес, при якому спадкова інформація генів (нуклеотидна послідовність) використовується для синтезу функціонального білка або РНК. Якщо кінцевим продуктом є білок, процес експресії генів називають біосинтезом білків, якщо ж ген, то – білок-кодуючим (англійською – protein-encoding gene).
Процес складається із кроків транскрипції мРНК та її процесингу (кепування, сплайсингу, постранскрипційних модифікацій мРНК), трансляції та посттрансляційної модифікації. В інших випадках, для генів, що не кодують білки, а кодують так звані некодуючі РНК (наприклад, тРНК чи рРНК), набір кроків відрізняється.
Для експресії генів може використовуватися генетична та епігенетична інформація. Грецький префікс epi- (ἐπι- «над, поза, навколо») в епігенетиці означає ознаки, що є «на додаток до»… або «на додаток до» традиційного механізму успадкування, заснованого на послідовності ДНК. Епігенетика зазвичай включає зміни, які зберігаються протягом поділу клітин і впливають на регуляцію експресії генів. Епігенетика стосується механізму, що лежить в основі функціонально значущих змін в геномі, які не пов’язані з мутаціями в нуклеотидній послідовності.
Прикладами механізмів, що призводять до таких змін, є метилювання ДНК (тобто введення в органічні сполуки метильної групи -СН₃ замість атома водню, металу або галогену) та модифікація гістонів (це основний клас білків, необхідних для упакування молекул ДНК у хроматин – комплекс молекул ДНК та специфічних білків, що складає хромосоми, теломери яких відповідають за старіння), кожен з яких змінює спосіб експресії генів, не змінюючи базову послідовність ДНК. До того ж було показано, що некодувальні послідовності РНК відіграють ключову роль у регуляції процесу експресії генів.
Експресію генів можна контролювати за допомогою дії білків-репресорів, які приєднуються до сайленсерних ділянок ДНК. Ці епігенетичні зміни можуть тривати протягом усього життя клітини, а також протягом кількох поколінь, навіть якщо вони не пов’язані зі змінами в базовій послідовності ДНК організму; натомість негенетичні фактори змушують гени організму поводитися (або «експресувати» себе) по-різному.
Стаття, присвячена сімейству послідовностей MER11. Протягом мільйонів років мобільні генетичні елементи (або транспозони – це нуклеотидні послідовності, які можуть змінювати свою локалізацію у геномі) копіювалися в одній ділянці та вбудовувалися в іншу, поступово розповсюджуючи геном. Сьогодні такі ділянки становлять майже половину всієї ДНК людини.
Дослідники зосередилися на одному з найменш вивчених сімейств – MER11. Цю класифікацію послідовності вчені розділили на чотири підгрупи, що з’явилися в геномі у різні історичні періоди, наймолодша з яких має назву MER11_G4, що допомогло виявити раніше не зафіксовані закономірності, пов’язані з генетичним регулюванням.
Були проведені експерименти з використанням інструменту lentiMPRA – методу, який дозволяє протестувати тисячі ДНК-послідовностей у реальному часі. Результати показали, що певні ділянки підродини MER11_G4 здатні активувати експресію генів в стовбурових та нервових клітинах на ранній стадії розвитку. Вчені дійшли висновку, що ця вірусна спадщина, вбудована в ДНК людини, може виконувати важливі функції та впливати на роботу організму, всупереч колишнім уявленням про їхню непотрібність.
Цікаво, що торгова мережа сьогодні пропонує точкові світлодіодні лампи чомусь саме з таким же маркуванням, що і мобільний генетичний елемент MER11_G4, а саме LED лампи MR11 з цоколем G4, GU5,3 та GU10, з різною потужністю та світловою температурою. Чому б це?
Геномний регуляторний елемент MER11_G4 – це один з ретровірусоподібних елементів, інтегрованих у геном людини підгрупи MER11. За дослідженнями, ідентифіковано чотири підгрупи MER11, з яких наймолодша – MER11_G4. Вона демонструє особливо сильну здатність до активації генів і найактивніша в людських нервових і стовбурових клітинах. Цей елемент містить унікальні ДНК-мотивації, притаманні тільки людині та шимпанзе, і функціонує як регуляторна послідовність, що взаємодіє з транскрипційними факторами. Ця регуляторна ДНК-послідовність належить до повторюваних елементів MER11 і виконує роль у контролі експресії генів, діє як енхансер (посилювач транскрипції) для деяких генів. Активна в таких важливих біологічних процесах, як ембріональний розвиток, створення стовбурових клітин, еволюція регуляторної мережі геному людини.Джерело