Каждый нейрон, обнаруживающий запах (далее именуемый обонятельным сенсорным нейроном), выбирает один ген рецептора запаха из довольно большого числа вариантов, которые делятся на класс I (рыбоподобный) и класс II (наземно-специфические) обонятельные рецепторы. Эта строгая избирательность сенсорных нейронов частично обусловлена энхансерами (последовательностями ДНК, которые усиливают транскрипцию гена при связывании со специфическим белком), которые остаются плохо изученными. Понимание функций энхансеров представляет большой интерес из-за их важности в экспрессии генов, а также в эволюции и заболеваниях. Однако они недостаточно изучены, потому что их нельзя легко предсказать по последовательностям ДНК или модификациям хромосом, а также их нелегко идентифицировать..
Выводы особенно важны, поскольку они подчеркивают открытие регуляторной последовательности, называемой элементом J, которая контролирует экспрессию генов класса I гораздо большего числа генов, чем аналоги, которые регулируют экспрессию генов класса II. Такого экстраординарного дальнодействующего регулирования никогда раньше не видели. Исследователи также сообщают, что он эволюционно сохраняется у всех видов млекопитающих, от самого примитивного млекопитающего, утконоса, до человека. Это может быть особенно полезно, поскольку проливает свет на то, почему гены класса I остаются в одной области на одной хромосоме в ходе эволюции млекопитающих, а гены класса II - нет.
Основываясь на генетических данных, результаты также подчеркивают концепцию аллельного исключения или экспрессии только одной копии гена, а не другой. Это особенно важно для элемента J, так как показывает, что его активность определяет, какая копия гена экспрессируется. Это новый механизм экспрессии этих рецепторных генов, основанный на регуляторной области гена, которая определяет, будут ли гены включены или выключены.
Исследование «Цис-регуляторный элемент дальнего действия для генов рецепторов запаха класса I», опубликованное в Nature Communications, было совместным проектом Tokyo Tech, Токийского университета, Nihon BioData Corporation и RIKEN Brain Science Institute. Джунджи Хирота из Tokyo Tech и его команда сосредоточились на обнаружении энхансера дальнего действия для большого кластера генов, поиске эволюционно консервативного мотива последовательности в эволюции млекопитающих и выяснении зависимого от энхансера аллельного предпочтения или механизма исключения для генов рецепторов, обнаруживающих запах. Их результаты указывают на консервативную последовательность среди геномов млекопитающих, которая присутствовала только в элементе J и не присутствовала ни в каких других элементах класса II. Они предполагают, что исследование факторов, которые связывают этот специфический элемент, может помочь в выяснении молекулярных механизмов, которые управляют селективной экспрессией генов, зависимой от J-элемента.