15.08.2022 / 05:49
   
 

 

Частички древних вирусов являются "элементами управления" в геноме человека

Ученые Сингапурского института генома, биомедицинского научно-исследовательского института Агентства по науке, технологиям и исследованиям, и их коллеги из Наньянского технологического университета, Высшей медицинской школы Duke-NUS Graduate Medical School и Принстонского университета доказали, что вирусы, "захватившие" геном человека миллионы лет назад, изменили способ включения и выключения генов в его эмбриональных стволовых клетках (ЭСК).

Исследование предоставляет окончательное доказательство теории, выдвинутой в 50-х годах прошлого столетия Нобелевским лауреатом по физиологии и медицине Барбарой МакКлинток, предположившей, что при включении в геном мобильные элементы генетического материала (ДНК), такие как вирусные последовательности, могут стать "элементами управления", оказывающими влияние на генную регуляцию.

Это открытие является важным вкладом в изучение стволовых клеток и их использования в регенеративной медицине.

Используя новые технологии секвенирования, ученые изучили локализацию в геноме трех регуляторных белков (OCT4, NANOG и CTCF) в эмбриональных стволовых клетках человека и мыши. Наряду с тем, что у этих двух видов исследователи обнаружили много общего, они нашли и многочисленные различия в типах регулируемых генов и способах их регуляции. В частности, было установлено, что в стволовых клетках человека определенные типы вирусов, внедрившиеся в геном миллионы лет назад, коренным образом изменили генную регуляторную сеть.

"Это исследование предоставило неопровержимые доказательства того, что некоторые мобильные элементы, которые часто принимаются просто за "мусорную" ДНК, являются ключевыми компонентами регуляторного кода, лежащего в основе развития человека", - говорит адъюнкт-профессор Техасского университета Арлингтона доктор Седрик Фескотт.

При изучении генной регуляторной сети сравнение модельных систем человека и мыши помогает углубить понимание того, как стволовые клетки дифференцируются в различные типы клеток организма. "Такое понимание необходимо для ускорения развития регенеративной медицины для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и лейкемия", - говорит доктор Бурк. "Несмотря на существующие преимущества использования для изучения генных регуляторных сетей стволовых эмбриональных клеток мыши, дальнейшие исследования должны быть сфокусированы непосредственно на ЭСК человека. Это связано с определенными сложностями переноса результатов исследований, проведенных на одном биологическом виде, на другие виды. Для перехода к клиническому использованию стволовых клеток нужны дополнительные исследования на стволовых клетках как человека, так и других приматов".

Стволовые клетки

"В исследовании приводятся очень интересные новые факты, устанавливающие принципиально отличный механизм регуляции экспрессии генов. Сравнив геномы мыши и человека, ученые смогли показать, что у этих двух видов сайты связывания генных регуляторных факторов часто имеют разную локализацию.

Это могло бы быть интересным и само по себе, но исследователи пошли дальше и продемонстрировали, что часто многие из таких сайтов встроены в класс ДНК-последовательностей, называемый "транспозонами" (благодаря их способности перемещаться по геному). Определенное количество таких элементов, считающихся эволюционными реликтами вирусных геномов, существует, но было очень интересно узнать, что они изменяют локализацию сайтов связывания регуляторных элементов. Такие изменения в регуляции могут привести к большим изменениям в несущих их организмах. Действительно, многие считают, что регуляторные изменения являются основой видообразования и могли играть главную роль в эволюции человека. Это исследование может стать вехой в данной области", - говорит почетный профессор кафедры неврологии Университета Калифорнии доктор философии Реймонд Вайт.

Директор Объединенного института генома Министерства энергетики США и директор Отдела геномики Национальной лаборатории Лоренса Беркли доктор Эдди Руби добавляет: "Это исследование, использующее стратегию сравнительной геномики, открыло важные специфические свойства регуляторных сетей эмбриональных стволовых клеток человека. Эта информация очень важна и может внести вклад в дальнейшее развитие регенеративной медицины".

 

Популярные блоги:



Р РчР№С'РёР_Р_@Mail.ru