Исследования в Институте Эрлхема, посвященные одному из «дирижеров генетического оркестра», микроРНК, проливают свет на нашу избирательно управляемую эволюцию домашних животных и животных на фермах, таких как собаки и коровы.
Что общего между коровой, лошадью, свиньей, кроликом и собакой, и насколько похожи или различны их генетические проводники?
Все они животные, одомашненные людьми, и результаты оказались совершенно невероятными. Всего за несколько тысяч лет селекционного разведения эти существа были выведены по определенным характеристикам, что привело к невероятному морфологическому и поведенческому разнообразию среди пород. Лучшее понимание процесса одомашнивания может привести к более качественной и устойчивой пище и лучшему пониманию человеческих болезней.
Доктор Лука Пенсо-Дольфин из группы профессора Федерики Ди Пальма в Институте Эрлхема изучал мозг, яички, сердце и почки этих видов, чтобы понять, как микроРНК (миРНК), важные регуляторы развития клеток у млекопитающих, различаются во всех этих тканях, и как это может повлиять на эволюцию регуляции генов.
Исследование опубликовано в открытом доступе журнала Nature Scientific Reports под названием «Эволюционная динамика микроРНК у домашних млекопитающих».
Оказывается, мозг и семенники были особенно многочисленны недавно развившимися «новыми» миРНК, некоторые из которых могут быть связаны с важными генами одомашнивания у собак и коров. Возможно, это одна из причин очаровательного разнообразия выведенных нами пород собак?
Доктор Лука Пенсо-Дольфин сказал нам: «Эволюция различных микроРНК у разных видов может привести к важным изменениям в том, как используются и контролируются гены. Эти модификации, которые могут происходить как в пространстве (разные ткани), так и во времени (например, разные стадии развития), до сих пор до конца не изучены. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше прояснить роль микроРНК в эволюции регуляции генов млекопитающих».
миРНК, по сути, являются одной из основных причин, почему, хотя ДНК каждой клетки человека (плюс-минус несколько) одинакова, мы можем производить 200 различных типов клеток в человеческом теле.. Если ДНК - это оркестр, то миРНК - это дирижер. Иногда нам не нужно, чтобы скрипка постоянно играла, а иногда нужно приглушить звук гобоя.
Сравнивая пять домашних животных в исследовании с базой данных микроРНК, доктор Пенсо-Долфин смог определить, какие микроРНК были «старыми» микроРНК, присутствующими у многих видов млекопитающих, и какие микроРНК эволюционировали совсем недавно. только у одного или нескольких видов. Было обнаружено, что эти «новые» микроРНК более специфичны для определенных тканей, причем большинство из них обнаружено в головном мозге и яичках.
С точки зрения эволюции, похоже, что эти «новые» микроРНК играют важную роль в появлении новых признаков, особенно у коров и собак, а также в анализе генов, над которыми работают микроРНК. предполагает, что их гены-мишени обогащены генами в результате искусственного отбора, поэтому похоже, что команда обнаружила некоторые микроРНК, которые важны для процесса одомашнивания.
Домашние млекопитающие представляют большой экономический и биомедицинский интерес. Лучшее понимание регуляции генов у этих видов может помочь нам пролить свет на некоторые общие для нас болезни. Болезни, проявляющиеся у собак, например, имеют много общего с заболеваниями людей. Большой интерес представляет большое сходство свиньи с анатомией человека. Более того, некоторые из этих видов (особенно коровы и свиньи) представляют собой важный источник пищи, а это означает, что те же открытия могут также иметь отношение к производству молока, качеству мяса и устойчивости к болезням или стрессу.
Профессор Федерика Ди Пальма, директор по науке в EI, сказала: «Изучение малых регуляторных РНК как важнейших регуляторов разнообразных биологических процессов - захватывающая область исследований, которая продолжает открывать новые возможности для изучения, когда дело доходит до к разгадке сложной эволюции экономически важных признаков. Понимание роли микроРНК и их коэволюции с генами-мишенями в одомашнивании может помочь не только улучшить понимание фундаментальных биологических процессов, но также поможет нам лучше понять ключевые черты отбора при одомашнивании с важными приложения к продовольственной безопасности."
Мы не так сильно отличаемся от млекопитающих, с которыми живем в такой непосредственной близости, поэтому, чем лучше мы понимаем, как они развиваются, тем больше света мы можем пролить на нашу собственную эволюцию и, возможно, ответить на многие трудные вопросы о том, как для лечения определенных болезней.
Теперь команда планирует расширить масштабы исследования, чтобы сравнить домашних млекопитающих с дикими животными, чтобы получить еще более глубокое понимание важных механизмов, лежащих в основе того, как нам удалось вывести такое разнообразие одомашненных видов со специальными характеристиками.