Механізми активації генів виявилися однаковими в різних організмів з ядром: від одноклітинних організмів, таких як амеби, і до людей. Водночас науковці виявили різні послідовності, що пригнічують активність генів, і ці послідовності відрізнялися залежно від еволюційної гілки живого. Таке різноманіття в послідовностях, які вимикають гени, науковці пояснили потребою пристосовуватися до вірусів і паразитичних послідовностей ДНК. Дослідження опублікували в журналі Nature Genetics.
Чотири одноклітинних організми з різних еволюційних гілок, регуляцію роботи генів яких досліджували науковці. Sean Montgomery / Centro de Regulación Genómica
Як різні організми борються з паразитами в геномі?
Науковці досліджували організацію хроматину — структури, у якій ДНК перебуває в ядрі, будучи намотаною на білки-гістони для більш щільного упакування. Зокрема, дослідники прагнули з’ясувати, чим у різних еволюційних гілок ядерних організмів відрізняється еухроматин, у якому розташовані активні гени, і гетерохроматин, де активність генів пригнічена. Для цього досліджували різних одноклітинних, зокрема амеб та інфузорій, цвілеві гриби та дріжджі, модельну рослину арабідопсис, мох та актинію.
Як виявилося, у всіх досліджених організмів активні ділянки геному були позначені приєднанням метильних й ацетильних груп до гістонів — подібні видозміни виявляли й у людських гістонах. А от до вимкнення генів різні організми підходили по-різному. Наприклад, в одного виду амеб та сама послідовність, яка позначала активний ген, у поєднанні з іншими модифікаціями зустрічалася і в гетерохроматині.
У деяких видів всі гени вимикалися однаковими модифікаціями, а в інших існували окремі модифікації для вимкнення звичайних генів і паразитичних ділянок ДНК: залишків вірусів і «стрибаючих» генів, які створюють багато власних копій у людському геномі. Як вважають дослідники, саме ці паразитичні послідовності підштовхували різні організми створювати власні пристосування для вимкнення генів, адже без них ці організми просто не виживали. Окрім вивчення паразитичних ділянок, механізми вимкнення генів важливі й для боротьби з раком, у клітинах якого гени часто надмірно активні.
Що ще знають про еволюцію геному в організмів із ядром
🦠 За допомогою штучного інтелекту науковці відтворили еволюцію всіх ядерних організмів і встановили, що до неї були причетними гігантські віруси.
🧬 А хромосоми хребетних тварин виявилися наслідком еволюції мікрохромосом у їхнього безхребетного предка.
🐁 Водночас ген віком 700 мільйонів років від одноклітинного організму виявився залученим у розвитку стовбурових клітин і посприяв цьому процесу в мишей.
