Регуляция генов определяет индивидуальность
Группа американских и немецких ученых обнаружила, что мы отличаемся друг от друга скорее способом регуляции наших генов, которые способны включаться и выключаться, чем различиями в самих генах: как представляется, различий между людьми столь же много, как между человеком и шимпанзе, когда речь идет о регуляции генов. После того, как геном человека был расшифрован около десяти лет назад, ученые начали искать гены, которые делают разных людей уникальными.
[[MORE]]Команда под руководством Яна Корбел и Майкла Шнайдера утверждает, что:
"Различия в экспрессии генов могут играть важную роль в процессе видообразования и фенотипического разнообразия".
Поэтому они решили исследовать различия генома в отношении ключевых компонентов генной экспрессии, которая обеспечивается связыванием участка ДНК транскрипционными факторами (ТФ).
Хотя каждый из нас наследует гены от наших биологических родителей, эти гены эффективно "выключены" в нашей ДНК, пока они не будут считаны мРНК, то есть пока не произойдет процесс транскрипции. Этот процесс включает их; тем самым контролируется производство белков этих генов.
Однако, транскрипция генов с ДНК на РНК сама по себе регулируется белками, называемыми Транскрипционными Факторами (ТФ). Эти белки имеют специальные ДНК-связывающие домены (DBDs), связывающиеся с той областью ДНК, которая лежит сразу за считываемым геном.
В очень грубом смысле этот белок TF должен связаться с областью ДНК после гена, прежде чем начать транскрипцию. Область "стыка" участков ДНК одного гена и другого не является геном: она не содержит генетической информации, но эти области могут быть разными у разных людей, и таким образом они влияют на включение/выключение генов.
Как объяснила Корбел:
"Мы разработали новый подход, который позволил нам выявить те случаи, когда способность белка включать/выключать ген зависит от взаимодействия с другим белком, или от области генома, к которой прикрепляется фактор".
"Таким образом, мы можем изучать, где такое взаимодействие произошло, без необходимости изучать каждый регуляторный белок в отдельности", сказал Корбел.
Ученые обнаружили, что по-крайней мере четверть всех человеческих генов регулируется по-разному: и таких различий больше, чем генетических различий между самими генами.
Таким образом, даже если разные люди имеют точно такие же копии гена, например ORMDL3, который, как полагают, влияет на развитие астмы у детей, пути его регуляции клеткой могут варьироваться.
Ученые обнаружили, что многие из этих отличий связаны тем, как TF белки ведут себя в связи с наличием секвенированной ДНК, различающейся в областях "стыковки" между генами: некоторые различия иногда касаются только одного нуклеотида.
Наконец, они сравнили информацию, которую они получили, исследуя гены людей и шимпанзе, и установили, что регуляция гена меняется почти столь же сильно между людьми, как меняется между человеком и шимпанзе.
Они пришли к выводу, что:
"Наши результаты показывают, что многие различия индивидуумов и видов встречаются на уровне связывания ТФ, что дает объективную информацию о генетических событиях, ответственных за эти различия".
Шнайдер сказал, что эти открытия могут изменить наше представление о самих себе и наших заболеваниях:
"В процессе поиска генов заболевания, мы могли бы обращать внимание на то, как гены регулируются, и как индивидуальные различия в генной регуляции могут повлиять на реакцию пациента".