Геном человека содержит 4,5 миллиона копий мобильных элементов (TE), так называемых эгоистичных последовательностей ДНК, способных перемещаться по геному с помощью механизмов вырезания и вставки или копирования и вставки. Составляя 30-50% всей ДНК в среднем геноме млекопитающих, эти ТЕ традиционно рассматривались как генетические нахлебники, путешествующие автостопом по геному без какой-либо пользы для организма-хозяина. Однако совсем недавно ученые начали обнаруживать случаи, когда последовательности TE кооптировались хозяином для обеспечения полезной функции, такой как кодирование части белка-хозяина. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nucleic Acids Research, профессор Хиденори Нишихара провел один из наиболее полных анализов кооптации последовательностей ТЕ на сегодняшний день, обнаружив десятки тысяч потенциально кооптированных последовательностей ТЕ и предположив, что они сыграли важную роль. ключевую роль в эволюции млекопитающих.
«Меня особенно интересовало потенциальное влияние последовательностей ТЭ на эволюцию молочной железы, - отмечает д-р Нишихара, - органа, который отвечает за выработку молока и, как следует из названия, является ключевым отличительная черта млекопитающих». Чтобы идентифицировать потенциально кооптированные последовательности TE, д-р Нишихара использовал четыре белка - ER?, FoxA1, GATA3 и AP2? - которые связываются с ДНК, чтобы регулировать выработку белков, участвующих в развитии молочной железы. Затем доктор Нишихара обнаружил все последовательности ДНК в геноме, с которыми связываются эти белки. Удивительно, но 20-30% всех сайтов связывания в геноме были расположены в ТЕ, причем целых 38 500 ТЕ содержали по крайней мере один сайт связывания. Большинство из них относились к типу TE типа копирования и вставки, известному как ретротранспозон, который дублирует себя, оставляя новую копию в новом месте.
Последовательности сайтов связывания, полученные из TE, оказались более консервативными у разных видов, чем ожидалось, что указывает на то, что они сохраняются в ходе эволюции, поскольку выполняют какую-то важную функцию. Доктор Нишихара считает, что эти последовательности TE были использованы в качестве энхансеров, элементов ДНК, которые увеличивают транскрипцию близлежащих генов. Связываясь с одним из четырех основных регуляторов развития молочной железы, эти усилители в конечном итоге увеличивают выработку белков, участвующих в развитии молочной железы.
Доктор. Затем Нишихара исследовал, когда в эволюции млекопитающих эти последовательности TE были приобретены, и обнаружил две отдельные фазы приобретения: примерно 60-70% были приобретены у предка всех плацентарных млекопитающих (Eutheria), а 10-20% можно было проследить до предка. обезьян Нового Света (Simiiformes). Кроме того, появилась очередная волна приобретения ER? сайты связывания у предков мышей и крыс (Muridae). Таким образом, предоставляя огромное количество потенциальных участков связывания регуляторных элементов по всему геному, ТЕ могли оказать существенное влияние на появление молочной железы и ее эволюцию у млекопитающих.
Доктор. Исследование Nishihara проливает свет на глубокое участие TE в эволюции регуляторных элементов молочной железы. Однако остается неясным, насколько распространен этот способ эволюции регуляторной сети, опосредованной TE. Доктор Нишихара, по крайней мере, считает, что молочная железа не уникальна в этом отношении. Он отмечает, что «в дополнение к молочным железам млекопитающие имеют много общих черт, таких как неокортекс, закрытое вторичное небо и волосы. Я ожидаю, что будущие исследования откроют множество дополнительных видов TE, которые аналогичным образом участвовали в эволюции этих функций. у млекопитающих."