Человек отличается от шимпанзе регуляторной ДНК

Подтверждена известная гипотеза о том, что генетические отличия между обезьянами и нами находятся среди регуляторных последовательностей ДНК, управляющих транскрипцией, а не в «белковых» генах.
Между человеком и шимпанзе предельно мало генетических отличий. Это заставило некоторых учёных предположить, что разница между двумя видами (а она, надеемся, вам очевидна) существует не потому, что человек приобрёл какие-то важные новые гены, а из-за того, что изменился способ управления старыми. Грубо говоря, один и тот же геном у шимпанзе работает так, а у человека иначе: одни гены более активны, другие, наоборот, впали в спячку, и т. д.

Сорок лет эта гипотеза оставалась не более чем остроумным предположением, пока за неё не взялись исследователи из Корнеллского университета (США). Гипотеза, впрочем, не так уж необычна, как может показаться, ведь бóльшую часть генома у нас составляют регуляторные последовательности, то есть те, что управляют активностью других генов, но при этом никаких белков не кодируют. Поэтому, рано или поздно, учёные всё равно решили бы поискать корень отличий между в этом море регуляторной ДНК.


Таким последовательностям-«менеджерам» для работы нужны белки. Включение или выключение гена, кодирующего белок, происходит тогда, когда с регуляторной последовательностью, которой он подчиняется, связывается некий регуляторный белок (например, фактор транскрипции, который даёт «зелёный свет» молекулярной машине, синтезирующей мРНК). Адам Сипел и Ко как раз и занимались тем, что сравнивали последовательности ДНК, связывающие транскрипционные факторы, у человека и шимпанзе.

В статье, появившейся в Nature Genetics, они пишут, что если обычные гены довольно сильно сопротивлялись мутационным введениям, то регуляторные области в человеческой ДНК получили довольно много мутаций по сравнению с ДНК обезьян. Бóльшая часть мутационных отличий пришлась на те области, которые регулируют транскрипцию генов, отвечающих за иммунитет, кровь, работу нервной системы и некоторые другие процессы. Последовательность этих областей ДНК менялась таким образом, что они начинали иначе, чем у шимпанзе, взаимодействовать с факторами транскрипции.

Здесь опять-таки надо подчеркнуть, что речь идёт не о появлении новых регуляторных последовательностей, но о мутационном перепрограммировании старых. Если предку человека в регуляторную область попадала мутация, которая делала подведомственный «нервный» ген более активным, то такое изменение сохранялось и в дальнейшем. Разумеется, не все мутации в регуляторных ДНК оказываются благоприятными: исследователи описывают примеры, когда такие изменения делают человека более подверженным каким-то заболеваниям. Эти мутации не смертельны, но всё равно постепенно вымываются из генома.

Следует также сказать, что гипотеза о ДНК-регуляторных отличиях между человеком и шимпанзе так долго ждала своего подтверждения вовсе не из-за лености исследователей, просто всё это время шло накопление материала. Лишь теперь у учёных оказалось достаточно информации (и инструментов её обработки), чтобы можно было сравнить последовательности ДНК, регулирующие транскрипцию у обоих видов.

Подготовлено по материалам Корнеллского университета.