Австралийские ученые нашли генетические механизмы, которые подтверждают общее происхождение человека и многих других животных с морской губкой. Речь идет о регулирующих активность генов участков ДНК, которые сохранялись на протяжении более полмиллиарда лет. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в журнале Science.
Узнайте больше в полной версии ➞Исследователи собрали образцы морской губки Amphimedon queenslandica на Большом Барьерном рифе, недалеко от острова Херон, располагающейся в южной части Большого Барьерного рифа. Специалисты извлекли ДНК и ввели генетический материал внутрь одноклеточного эмбриона рыбки данио-рерио. Эту процедуру повторили с ДНК человека и мышей, которую также внедряли в рыбок.
Биологи показали, что некоторые элементы человеческого генома функционируют схожим образом с геномом губки. Это означает, что генетические механизмы, управляющие активностью генов, сохранялись на протяжении 700 миллионов лет, с момента жизни последнего общего предка губок и других животных. Эта ДНК, составляющая значительную часть генома, не кодирует белки, и долгое время ее функции оставались неясными, поэтому ее относят к так называемой «темной материи» генома. Сейчас ученые знают, что некодирующая ДНК важна для регуляции кодирующей ДНК, участвующей в синтезе белков.
Исследователей интересовали специфические участки некодирующей ДНК, называемые энхансерами. Они содержат схожие аминокислотные последовательности — мотивы, состоящие из 10 пар оснований. Их распознают факторы транскрипции — молекулы, влияющие на активность определенных генов. Несмотря на наличие мотивов, происхождение и эволюции энхансеров трудно различить, если анализировать только нуклеотидные последовательности ДНК.
Ученые идентифицировали мотивы внутри энхансера губки, которые используют транскрипционные факторы для связывания. Затем они проверили, сохраняются ли эти мотивы у позвоночных животных. Внутри генома рыбок данио-рерио был встроен регион ДНК, называемый Islet-Scaper. Это пара генов, в одном из которых располагается энхансер Islet, управляющий активностью другого гена. При этом для визуализации работы Islet ученые использовали зеленый флуоресцентный белок, чья активность зависела от активности энхансера. Выяснилось, что энхансеры позвоночных животных, встроенные в Islet-Scaper, приводили к такой же флуоресценции в тканях и органах рыбки, что и энхансер Islet. Это означает, что в энхансерах различных животных присутствуют мотивы, имеющие общее происхождение.