Мобильные элементы ДНК: тайное становится явным

Зва­ние пер­во­от­кры­ва­те­ля мобиль­ных гене­ти­че­ских эле­мен­тов по пра­ву при­над­ле­жит нобе­лев­ско­му лау­ре­а­ту аме­ри­кан­ско­му уче­но­му-гене­ти­ку Бар­ба­ре Мак-Клин­ток, кото­рая в сере­дине про­шло­го века обна­ру­жи­ла их актив­ность в гено­ме куку­ру­зы. И до нее неко­то­рые иссле­до­ва­те­ли обра­ща­ли свое вни­ма­ние на зага­доч­ные пере­строй­ки в гено­ме и мута­ции, кото­рые нель­зя было объ­яс­нить имев­ши­ми­ся тогда зна­ни­я­ми. Пона­ча­лу изу­че­ние подвиж­ных эле­мен­тов нахо­ди­лось в тени дру­гих науч­ных направ­ле­ний из-за уко­ре­нив­шей­ся дог­мы о посто­ян­стве гено­ма и не вос­при­ни­ма­лось серьез­но боль­шин­ством уче­ных. Те иссле­до­ва­те­ли, кото­рые наби­ра­лись сме­ло­сти заявить науч­но­му сооб­ще­ству о неста­биль­но­сти наслед­ствен­но­го мате­ри­а­ла, все­рьез рис­ко­ва­ли сво­ей репу­та­ци­ей.

По всей види­мо­сти, пер­вым, кто выдви­нул пред­по­ло­же­ние о нали­чии подвиж­ных генов и свя­зан­ных с ними пере­строй­ках гено­ма, был гол­ланд­ский гене­тик Гуго де Фриз. Спе­ци­а­ли­зи­ру­ясь на изу­че­нии рас­те­ний, он в нача­ле про­шло­го века обра­тил вни­ма­ние на моза­ич­ность в окрас­ке цвет­ка льви­ный зев (Antirrhinum majus). Гуго де Фриз напря­мую свя­зал это явле­ние с нали­чи­ем неиз­вест­ных неустой­чи­вых фак­то­ров в гено­ме рас­те­ний. Спу­стя почти сто лет пред­по­ло­же­ние де Фри­за нашло свое прак­ти­че­ское под­твер­жде­ние: в гено­ме льви­но­го зева был обна­ру­жен мобиль­ный эле­мент (назван­ный Тат, transposable element Antirrhinum majus), отве­ча­ю­щий за харак­тер­ную для это­го рас­те­ния моза­ич­ность окрас­ки.

После работ де Фри­за еще несколь­ко иссле­до­ва­те­лей стал­ки­ва­лись со стран­ны­ми пере­дви­же­ни­я­ми «незыб­ле­мо­го» гено­ма. Но исхо­дя из имев­ших­ся тогда зна­ний не мог­ли понять сущ­ность это­го явле­ния. Про­рыв в изу­че­нии мобиль­ных эле­мен­тов насту­пил в кон­це 40-х годов про­шло­го века, когда за дело взя­лась энер­гич­ная иссле­до­ва­тель­ни­ца гено­ма куку­ру­зы Бар­ба­ра Мак-Клин­ток. Изу­чая раз­ры­вы и вос­со­еди­не­ния цепи ДНК одной из хро­мо­сом куку­ру­зы, она обна­ру­жи­ла зага­доч­ный эле­мент, кото­рый пере­ме­щал­ся по гено­му и вызы­вал мута­ции. Ее кол­ле­ги встре­ти­ли новость о неста­биль­ном гено­ме с боль­шим недо­ве­ри­ем и кри­тич­но­стью. Мак-Клин­ток даже обви­ня­ли, что она ищет деше­вой попу­ляр­но­сти, выдви­гая фан­та­сти­че­ские и непро­ве­рен­ные идеи. Веро­ят­но, ей при­шлось выслу­шать нема­ло обид­ных и едких заме­ча­ний.

Уди­ви­тель­но, но толь­ко лишь на осно­ве сво­их тео­ре­ти­че­ских пред­по­ло­же­ний и доступ­ных тогда тех­ни­че­ских средств Мак-Клин­ток суме­ла прак­ти­че­ски без оши­бок опи­сать все основ­ные свой­ства мобиль­ных гене­ти­че­ских эле­мен­тов, извест­ные сего­дня. И поэто­му вполне зако­но­мер­но, что Нобе­лев­ский коми­тет спу­стя трид­цать лет отме­тил эту выда­ю­щу­ю­ся иссле­до­ва­тель­ни­цу пре­ми­ей в обла­сти меди­ци­ны и физио­ло­гии. Заслу­жен­ная награ­да нашла сво­е­го героя.

После тео­ре­ти­че­ско­го пред­ска­за­ния Мак-Клин­ток при­шло вре­мя обна­ру­же­ния подвиж­ных генов на моле­ку­ляр­ном уровне. В кон­це 60-х годов, в ходе изу­че­ния меха­низ­мов мута­ций у бак­те­рий, немец­ки­ми и аме­ри­кан­ски­ми уче­ны­ми (Д. Шапи­ро, Х. Сэл­де­ром и Р. Штар­лин­ге­ром) были откры­ты про­стей­шие мобиль­ные эле­мен­ты у одно­кле­точ­ных. Шаг за шагом уче­ные во всем мире при­бли­жа­лись к пере­лом­но­му момен­ту в изу­че­нии мобиль­ных эле­мен­тов — обна­ру­же­нию их в гено­мах слож­ных орга­низ­мов. Наи­бо­лее в этом направ­ле­нии про­дви­ну­лись уче­ные из США и Совет­ско­го Сою­за, изу­чав­шие ДНК пло­до­вой муш­ки дро­зо­фи­лы и добив­ши­е­ся при­мер­но оди­на­ко­вых резуль­та­тов. И лишь счаст­ли­вый слу­чай опре­де­лил, кто будет пер­во­от­кры­ва­те­лем.

Пер­вы­ми, кому уда­лось открыть мобиль­ные эле­мен­ты у дро­зо­фи­лы, были рос­сий­ские уче­ные из Инсти­ту­та моле­ку­ляр­ной био­ло­гии им. В.А. Энгель­гард­та и Инсти­ту­та атом­ной энер­гии им. И.В. Кур­ча­то­ва — руко­во­ди­те­ли лабо­ра­то­рий Г.П. Геор­ги­ев и В.А. Гвоз­дев и трое их моло­дых сотруд­ни­ков Ю. Ильин, Н. Чури­ков и Е. Ана­ньев. Это откры­тие было сде­ла­но ими в 1976 году.

Как вспо­ми­нал позд­нее один из участ­ни­ков тех иссле­до­ва­ний, Н.А. Чури­ков, рос­сий­ским гене­ти­кам при­хо­ди­лось про­во­дить рабо­ты по кло­ни­ро­ва­нию ДНК бук­валь­но «на ощупь», мно­гое делая впер­вые. Руко­во­ди­тель лабо­ра­то­рии, ака­де­мик Геор­ги­ев, был зна­ком со мно­ги­ми извест­ны­ми запад­ны­ми уче­ны­ми. И они по его прось­бе, несмот­ря на холод­ную вой­ну меж­ду США и СССР, любез­но снаб­жа­ли сво­их рос­сий­ских кол­лег все­ми необ­хо­ди­мы­ми для иссле­до­ва­ний мате­ри­а­ла­ми. Друж­ный кол­лек­тив гене­ти­ков двух инсти­ту­тов и целе­на­прав­лен­ная рабо­та в кон­це кон­цов дали свои резуль­та­ты — мобиль­ные эле­мен­ты у дро­зо­фи­лы были обна­ру­же­ны.

Исторический снимок впервые обнаруженных мобильных элементов дрозофилы (черные точки) , сделанный Е.В. Ананьевым в 1976 году (Georgiev G.P. et al. Isolation of eukaryotic DNA fragments containing structural genes and the adjacent sequences. Science. 1977)

Исто­ри­че­ский сни­мок впер­вые обна­ру­жен­ных мобиль­ных эле­мен­тов дро­зо­фи­лы (чер­ные точ­ки) , сде­лан­ный Е.В. Ана­нье­вым в 1976 году (Georgiev G.P. et al. Isolation of eukaryotic DNA fragments containing structural genes and the adjacent sequences. Science. 1977)

Парал­лель­но с рос­сий­ски­ми рабо­та­ми аме­ри­кан­цы, Дэвид Хог­несс и его кол­ле­ги, тоже зани­ма­лись кло­ни­ро­ва­ни­ем фраг­мен­тов ДНК у дро­зо­фи­лы. Спу­стя неко­то­рое вре­мя они так­же суме­ли обна­ру­жить подвиж­ные гены в гено­ме пло­до­вой муш­ки, хотя вна­ча­ле сомне­ва­лись в их суще­ство­ва­нии.

В.А. ГвоздевВот как об этом рас­ска­зал ака­де­мик В.А. Гвоз­дев: «Я был тогда невыезд­ным, а мой кол­ле­га Г.П. Георги­ев, в это вре­мя уже всемир­но извест­ный уче­ный, пери­о­ди­че­ски ездил за гра­ни­цу и по воз­вра­ще­нии рас­ска­зы­вал боль­шо­му собра­нию наших уче­ных о зару­беж­ных науч­ных успе­хах. Г.П. Геор­ги­ев рас­ска­зал, что он демон­стри­ро­вал раз­лич­ное рас­положе­ние мобиль­ных генов в гомо­логич­ных хро­мо­со­мах осо­би, но Хог­несс посчи­тал тогда это арте­фак­том. А потом он сам полу­чил такие же резуль­та­ты. Но в чем-то, что касалось моле­ку­ляр­ной харак­те­ри­сти­ки мобиль­ных эле­мен­тов, аме­ри­кан­цы были впе­ре­ди нас. Выде­ле­ние мобильных эле­мен­тов из дро­зо­фи­лы сде­лали Юрий Ильин и Нико­лай Чури­ков из лабо­ра­то­рии Геор­ги­е­ва. Сним­ки же с рас­по­ло­же­ни­ем мобиль­ных эле­ментов по длине хро­мо­сом были полу­чены впер­вые в мире Евге­ни­ем Ана­ньевым в нашей лабо­ра­то­рии».

Локализация мобильных элементов ALU в ядрах лимфоцитов. Зеленым цветом выделены ALU-последовательности; красным — участки хромосом, закрашенные для контраста флуорисцентным красителем

Лока­ли­за­ция мобиль­ных эле­мен­тов ALU в ядрах лим­фо­ци­тов. Зеле­ным цве­том выде­ле­ны ALU-после­до­ва­тель­но­сти; крас­ным — участ­ки хро­мо­сом, закра­шен­ные для кон­тра­ста флу­о­ри­сцент­ным кра­си­те­лем

В 1977 году в Тру­дах Наци­о­наль­ной ака­де­мии наук США вышла сов­мест­ная рабо­та извест­но­го рос­сий­ско­го гене­ти­ка М.Д. Голу­бов­ско­го и его аме­ри­кан­ских кол­лег, в кото­рой они тео­ре­ти­че­ски обос­но­вы­ва­ли при­ро­ду гене­ти­че­ской неста­биль­но­сти у дро­зо­фи­лы. В их рабо­те ука­зы­ва­лось, что неста­биль­ные ген­ные вари­ан­ты воз­ни­ка­ли во вре­мя зага­доч­ных вспы­шек мута­ций, про­ис­хо­див­ших прак­ти­че­ски син­хрон­но в гео­гра­фи­че­ски уда­лен­ных при­род­ных попу­ля­ци­ях. Неста­биль­ные гены из при­ро­ды меня­ли свое состо­я­ние с часто­той в сот­ни и тыся­чи раз выше обыч­но­го тем­па мути­ро­ва­ния. Неста­биль­ность ока­за­лась свя­за­на со встав­ка­ми раз­ных мобиль­ных эле­мен­тов в рай­о­ны рас­по­ло­же­ния неста­биль­ных генов. Таким обра­зом, была дока­за­на важ­ная роль мобиль­ных эле­мен­тов в воз­ник­но­ве­нии при­род­но­го гене­ти­че­ско­го раз­но­об­ра­зия. Впер­вые был даже най­ден пора­зи­тель­ный слу­чай при­род­ной гене­ти­че­ской инже­не­рии, когда два изна­чаль­но уда­лен­ных на хро­мо­со­ме гена были с помо­щью мобиль­но­го эле­мен­та пере­не­се­ны один к дру­го­му и ста­ли сов­мест­но про­яв­лять­ся и мути­ро­вать.

Откры­тие подвиж­ных генов у дро­зо­фи­лы фак­ти­че­ски послу­жи­ло отправ­ной точ­кой в после­ду­ю­щем иссле­до­ва­нии мобиль­ных эле­мен­тов, изу­че­ние кото­рых после это­го полу­чи­ло мощ­ней­ший импульс и при­об­ре­ло очень широ­кие мас­шта­бы. По мне­нию мно­гих уче­ных, рос­сий­ские гене­ти­ки за откры­тие подвиж­ных генов дро­зо­фи­лы вполне мог­ли пре­тен­до­вать на самую высо­кую науч­ную пре­мию — Нобе­лев­скую.

Д.А. КрамеровВско­ре после это­го рос­сий­ские уче­ные сде­ла­ли еще одно важ­ное откры­тие. В 1979 году ака­де­ми­ком Геор­ги­е­вым и его сотруд­ни­ка­ми Д.А. Кра­ме­ро­вым и А.П. Рыс­ко­вым был открыт новый, неиз­вест­ный ранее тип мобиль­ных эле­мен­тов, назван­ный SINE (Short Interspersed Elements). Вот как вспо­ми­на­ет о тех иссле­до­ва­ни­ях руко­во­ди­тель лабо­ра­то­рии эво­лю­ции гено­мов эука­ри­от (Инсти­тут моле­ку­ляр­ной био­ло­гии РАН) Д.А. Кра­ме­ров: «Мы обна­ру­жи­ли, что по гено­му мыши „разбро­са­ны“ сот­ни тысяч копий эле­ментов SINE двух видов, назван­ных нами В1 и В2. В сотруд­ни­че­стве с лабо­ра­то­ри­ей ака­де­ми­ка А.А. Бае­ва мы сумели опре­де­лить, из каких нук­леотидов состо­ят В1 и В2, чего до нас с мобиль­ны­ми эле­мен­та­ми еще никто в мире не делал. В то же вре­мя сотруд­ни­ки лабо­ра­то­рии Кар­ла Шми­да (США) опи­са­ли SINE чело­ве­ка, который они назва­ли Alu. Более мил­лиона копий это­го эле­мен­та рас­се­я­но по все­му наше­му гено­му. Поми­мо оби­лия копий в гено­ме SINE отли­ча­ют­ся от дру­гих мобиль­ных эле­мен­тов малой дли­ной, иным эво­лю­ци­он­ным про­исхож­де­ни­ем и неспо­соб­но­стью самосто­я­тель­но пере­дви­гать­ся. Позд­нее ста­ло ясно, что SINE игра­ют большую роль в эво­лю­ции генов и все­го гено­ма в целом» .

С нача­ла 80-х годов вме­сте с раз­ви­ти­ем тех­ни­че­ских воз­мож­но­стей начи­на­ет­ся этап актив­но­го изу­че­ния подвиж­ных гене­ти­че­ских эле­мен­тов. Откры­тия сле­ду­ют одно за дру­гим. Выяс­ня­ет­ся тес­ная вза­и­мо­связь подвиж­ной ДНК со ста­ре­ни­ем и мно­ги­ми пато­ло­ги­я­ми. Иссле­до­ва­ния мобиль­ных эле­мен­тов, кро­ме чисто науч­но­го инте­ре­са, при­об­ре­та­ют так­же и прак­ти­че­скую направ­лен­ность, свя­зан­ную в первую оче­редь с меди­ци­ной. Так, обна­ру­жи­ва­ет­ся, что бак­те­рии актив­но исполь­зу­ют для сопро­тив­ле­ния анти­био­ти­кам мобиль­ные эле­мен­ты гено­ма, при помо­щи кото­рых фор­ми­ру­ют свою устой­чи­вость к лекар­ствам. Один из видов подвиж­ных генов, ретро­эле­мен­ты, ока­зы­ва­ет­ся тес­но свя­зан­ным с виру­са­ми, в том чис­ле и с ВИЧ.

Сего­дня неко­то­рые иссле­до­ва­те­ли свя­зы­ва­ют с транс­по­зо­на­ми меха­низм гори­зон­таль­но­го пере­но­са генов, т.е. обме­на гене­ти­че­ским мате­ри­а­лом меж­ду орга­низ­ма­ми раз­ных видов. Обыч­но мы можем с вами наблю­дать лишь вер­ти­каль­ный пере­нос генов внут­ри вида: от роди­те­лей к детям. Но в послед­ние годы ста­ли накап­ли­вать­ся дан­ные и о дру­гих воз­мож­ных гене­ти­че­ских вза­и­мо­дей­стви­ях. Так, обна­ру­же­но, что у близ­ких видов могут доми­ни­ро­вать в гено­ме раз­ные типы транс­по­зо­нов, что слож­но объ­яс­нить лишь вер­ти­каль­ным пере­но­сом генов. Одним из глав­ных под­твер­жде­ний гипо­те­зы гори­зон­таль­но­го пере­но­са генов послу­жи­ла чрез­вы­чай­ная рас­про­стра­нен­ность и харак­тер­ное рас­пре­де­ле­ние в гено­мах уже упо­ми­нав­ше­го­ся выше транс­по­зо­на mariner.

Еще в 1991 году аме­ри­кан­ские гене­ти­ки К. Мару­я­ма и Д. Хартл обна­ру­жи­ли, что после­до­ва­тель­но­сти эле­мен­та мariner у двух раз­ных видов пло­до­вых мушек, Zaprionus tuberculatus и Drosophila mauritiana, на 97% иден­тич­ны друг дру­гу. В то же вре­мя у род­ствен­но­го D. mauritiana вида, Drosophila tsacasi, после­до­ва­тель­ность мariner пока­за­ла иден­тич­ность все­го 92%. Транс­по­зо­ны из близ­ких видов ока­за­лись менее похо­жи друг на дру­га, чем из более дале­ких. Поз­же обна­ру­жи­лось при­сут­ствие в одном гено­ме раз­ных под­се­мейств мariner и высо­кая сте­пень иден­тич­но­сти мariner-подоб­ных эле­мен­тов в гено­мах раз­ных орга­низ­мов, фило­ге­не­ти­че­ски весь­ма дале­ких друг от дру­га. Есте­ствен­ным объ­яс­не­ни­ем этих наблю­де­ний явля­ет­ся гори­зон­таль­ный пере­нос.

В кон­це 90-х годов рос­сий­ский гене­тик Вла­ди­мир Капи­то­нов и его кол­ле­ги раз­ра­бо­та­ли био­ин­фор­ма­ти­че­ский метод поис­ка транс­по­зо­нов. Бла­го­да­ря это­му мето­ду в 1999 году были откры­ты два неиз­вест­ных ранее семей­ства транс­по­зо­нов: Arnold и Harbinger. Вто­рой эле­мент полу­чил сим­во­ли­че­ское назва­ние arbinger в пере­во­де с англ. – «пред­вест­ник»), кото­рое ока­за­лось про­ро­че­ским.

В.В. КапитоновВ.В. Капи­то­нов (Genetic Information Research Institute, США): «Мне посчаст­ли­ви­лось обна­ру­жить таким обра­зом самое пер­вое новое семей­ство транс­по­зо­нов, кото­рые я назвал Harbinger. Чуть поз­же я обнару­жил дру­гое новое семей­ство мобиль­ных эле­мен­тов, Transib, назван­ное мной так в честь Транс­сибир­ской маги­стра­ли. Впо­след­ствии ока­за­лось, что это семей­ство име­ет чрез­вы­чай­но при­ме­ча­тель­ную особен­ность. Мы откры­ли, что при­мерно 500 млн лет тому назад один из транс­по­зо­нов, тransib, пре­вра­тил­ся из „моле­ку­ляр­но­го пара­зи­та“ в клю­че­вой эле­мент иммун­ной систе­мы, белок RAG, кото­рый сего­дня при­сутству­ет почти у всех позво­ноч­ных, вклю­чая рыб, лягу­шек, мле­ко­пи­тающих и чело­ве­ка».

Бла­го­да­ря подоб­ным рабо­там уче­ные смог­ли «загля­нуть» на мил­ли­о­ны лет назад в про­шлое, вос­ста­нав­ли­вая эта­пы раз­ви­тия жиз­ни на Зем­ле. Так, на осно­ве ана­ли­за ДНК уда­лось уста­но­вить, что эво­лю­ци­он­ные линии чело­ве­ка и наше­го бли­жай­ше­го «род­ствен­ни­ка», шим­пан­зе, разо­шлись при­мер­но 6 млн лет назад.

Сле­дом за Transib-ом В.В. Капи­то­но­вым и его кол­ле­га­ми были откры­ты гигант­ские эле­мен­ты полин­тон и уни­каль­ные транс­по­зо­ны хелит­рон, пере­ме­ща­ю­щи­е­ся по гено­му по прин­ци­пу катя­ще­го­ся коль­ца. В.В. Капи­то­нов: «К сожа­ле­нию, до сих пор еще нико­му не уда­лось выде­лить экс­пе­римен­таль­но актив­ный хелит­рон, способ­ный пере­ме­щать­ся. Реше­ни­ем послед­ней про­бле­мы может ока­зать­ся так назы­ва­е­мое вос­кре­ше­ние транспозо­на: когда тео­ре­ти­че­ски, путем „усред­не­ния“ после­до­ва­тель­но­стей ДНК мно­гих копий транс­по­зо­на, который был акти­вен мил­ли­о­ны лет тому назад, мож­но очень акку­ратно вос­ста­но­вить ДНК- после­до­ватель­ность это­го древ­не­го актив­ного транс­по­зо­на. Эта зада­ча похо­жа каче­ствен­но на то, что дела­ют палеон­то­ло­ги, когда вос­ста­нав­ли­ва­ют ске­лет неиз­вест­но­го досе­ле дино­завра из остат­ков костей, повре­жденных внеш­ней сре­дой за мно­гие миллио­ны лет».

В 2001 году в Инсти­ту­те моле­ку­ляр­ной гене­ти­ки РАН было сде­ла­но еще одно откры­тие, свя­зан­ное с подвиж­ны­ми эле­мен­та­ми. Рос­сий­ски­ми уче­ны­ми ака­де­ми­ком В.А. Гвоз­де­вым, А.А. Ара­ви­ным и их кол­ле­га­ми был обна­ру­жен неиз­вест­ный ранее меха­низм, при помо­щи кото­ро­го живые орга­низ­мы подав­ля­ют излиш­нюю актив­ность мобиль­ных эле­мен­тов.

Он полу­чил назва­ние РНК-сай­лен­синг. В осно­ве это­го меха­низ­ма – спе­ци­аль­ные РНК, piwiRNA, кото­рые бло­ки­ру­ют актив­ность генов подвиж­ных эле­мен­тов.

А.А. АравинА.А. Ара­вин (California Institute of Technology, США): «Мобиль­ные эле­мен­ты, транс­по­зо­ны, ста­ра­ют­ся уве­ли­чить свое чис­ло в ДНК и в про­цес­се это­го могут повре­ждать хоро­шие гены. Есте­ствен­но, клет­ка ста­ра­ет­ся предот­вра­тить такую экс­пан­сию транс­по­зо­нов. Одной из таких защит­ных систем явля­ют­ся корот­кие РНК, кото­рые уме­ют узна­вать и подав­лять актив­ность мобиль­ных элемен­тов. Роль корот­ких piРНК мож­но сравнить с иммун­ной систе­мой и анти­те­ла­ми, кото­рые рас­по­зна­ют чуже­род­ные бел­ки в болез­не­твор­ных бак­те­ри­ях. Толь­ко вме­сто бак­те­рий, кото­рые зара­жа­ют организм, корот­кие РНК отли­ча­ют мобильные эле­мен­ты, внед­рив­ши­е­ся в наш геном от хоро­ших кле­точ­ных геновпои­стине непро­стая зада­ча. Как piРНК это удаетсядо сих пор основ­ной пред­мет изу­че­ния в нашей лабо­ра­то­рии».

В нача­ле 90-х годов в Инсти­ту­те био­ор­га­ни­че­ской химии РАН нача­лось актив­ное изу­че­ние еще одно­го клас­са подвиж­ных эле­мен­тов — эндо­ген­ных (т.е. нахо­дя­щих­ся посто­ян­но внут­ри кле­ток чело­ве­ка) ретро­ви­ру­сов. Ака­де­ми­ком Е.Д. Сверд­ло­вым и его кол­ле­га­ми была выдви­ну­та гипо­те­за о роли эндо­ген­ных ретро­ви­ру­сов в эво­лю­ции при­ма­тов. Как пред­по­ла­га­ют рос­сий­ские гене­ти­ки, раз­ви­тие чело­ве­ка и обе­зьян сопро­вож­да­лось боль­ши­ми вирус­ны­ми эпи­де­ми­я­ми, из-за кото­рых выми­ра­ла боль­шая часть попу­ля­ции. Остав­ши­е­ся в живых при­ма­ты при­об­ре­та­ли устой­чи­вость к виру­сам и исполь­зо­ва­ли внед­рив­ши­е­ся в геном эндо­ген­ные ретро­ви­ру­сы как новые гены и регу­ля­тор­ные эле­мен­ты. И как счи­та­ют уче­ные, во мно­гом бла­го­да­ря это­му и про­изо­шли те изме­не­ния, пре­вра­тив­шие в ито­ге древ­нюю чело­ве­ко­по­доб­ную обе­зья­ну в чело­ве­ка.

В под­твер­жде­ние сво­ей гипо­те­зы ака­де­мик Сверд­лов и его кол­ле­ги про­во­дят иссле­до­ва­ния ретро­ви­ру­сов, харак­тер­ных лишь для гено­ма людей. И уже ими обна­ру­же­ны несколь­ко ретро­ви­ру­сов, кото­рые под­верг­лись «одо­маш­ни­ва­нию» в чело­ве­че­ской ДНК и выпол­ня­ют полез­ные функ­ции. Так, в 2013 году боль­шой груп­пой рос­сий­ских гене­ти­ков из несколь­ких лабо­ра­то­рий, А.А. Буз­ди­ным и его кол­ле­га­ми, был най­ден чело­ве­че­ский ретро­ви­рус HERV, нахо­див­ший­ся вбли­зи одно­го из генов и уси­ли­вав­ший его актив­ность. Когда иссле­до­ва­ли геном шим­пан­зе, ника­ко­го ретро­ви­ру­са вбли­зи ана­ло­гич­но­го гена обна­ру­же­но не было.

А.А. БуздинА.А. Буз­дин (Инсти­тут био­ор­га­ни­че­ской химии РАН): «Это инте­рес­ный, но, похо­же, не един­ствен­ный при­мер того, как эндо­ген­ные ретро­ви­ру­сы повли­я­ли на эво­лю­цию чело­ве­ка. Так, несколь­ко лет назад мы в сво­ей лабо­ра­то­рии обна­ружили, что антисмыс­ло­вые РНК, обра­зу­ю­щи­е­ся при помо­щи двух спе­ци­фич­ных для чело­ве­че­ско­го гено­ма копий hsERV, регу­ли­ру­ют еще два чело­ве­че­ских гена. И эти гены также свя­за­ны с раз­ви­ти­ем нерв­ной систе­мы. А вот наши резуль­та­ты это­го года впе­чат­ля­ют еще силь­нее: все­го в нашей ДНК мы нашли более 110 000 создан­ных эндо­ген­ны­ми ретро­ви­ру­са­ми участ­ков, свя­зы­ва­ю­щих бел­ко­вые тран­скрип­ци­он­ные факторы, то есть регу­ли­ру­ю­щих актив­ность сосед­них генов. Ста­но­вит­ся всё более очевид­но, что эндо­ген­ные ретро­ви­ру­сы, как и дру­гие мобиль­ные эле­мен­ты чело­ве­че­ского гено­ма, необ­хо­ди­мы для его нор­маль­ного функ­ци­о­ни­ро­ва­ния».

Оче­вид­но, что это толь­ко нача­ло актив­но­го изу­че­ния мобиль­ных гене­ти­че­ских эле­мен­тов. И в бли­жай­шие годы сто­ит ожи­дать новых свя­зан­ных с ними уди­ви­тель­ных откры­тий. Мобиль­ные эле­мен­ты гено­ма, мил­ли­о­ны лет суще­ство­вав­шие вме­сте с живы­ми орга­низ­ма­ми, посте­пен­но откры­ва­ют свои тай­ны перед напо­ром нау­ки.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

2 комментария

  • Денис Н.:

    Очень хоро­шая науч­но-попу­ляр­ная ста­тья. Хоте­лось бы, что­бы в ТрВ появ­ля­лось боль­ше таких ста­тей, а то в послед­нее вре­мя чув­ству­ет­ся пере­кос в пуб­ли­ци­сти­ку.

  • Алиса:

    Спа­си­бо боль­шое за ста­тью! Попу­ля­ри­за­ция нау­ки – важ­ная зада­ча самих иссле­до­ва­те­лей, луч­ше никто не напи­шет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com