O mare parte din genomul nostru, pe care oamenii de știință au etichetat-o cândva drept „gunoi”, se dovedește a fi un centru de comandă ascuns, esențial pentru dezvoltarea noastră. O nouă cercetare spectaculoasă, realizată de o echipă internațională, arată că aceste secvențe de ADN au evoluat pentru a orchestra cu precizie modul în care genele noastre sunt activate sau dezactivate.
De la „gunoi” genetic la comoară ascunsă
Pentru a înțelege de ce acest ADN a fost ignorat, trebuie să ne întoarcem în timp. În anii 1940, citogeneticiana Barbara McClintock a făcut o descoperire uluitoare în genomul porumbului: a identificat secvențe de ADN care puteau să se mute dintr-un loc în altul. Acestea au fost numite elemente transpozabile (TE) sau, mai simplu, „gene săritoare”.
Inițial, comunitatea științifică a fost sceptică. Însă, decenii mai târziu, s-a confirmat nu doar că aceste gene „sar”, dar că ele alcătuiesc aproximativ 45% din genomul uman. Deoarece păreau să se multiplice printr-un proces repetitiv simplu de-a lungul a milioane de ani, creând secvențe aproape identice, au fost considerate resturi inutile – rămășițe genetice ale unor viruși antici.
Astăzi, știm că unele dintre aceste TE-uri funcționează de fapt ca niște „întrerupătoare genetice”, controlând activitatea genelor din apropiere, după cum arată și IFL Science.
Spargerea unui cod secret din ADN
Studierea acestor secvențe a fost extrem de dificilă tocmai din cauza naturii lor repetitive. Familiile mai tinere de TE-uri, precum MER11, erau atât de prost clasificate în bazele de date, încât funcția lor a rămas un mister.
Pentru a rezolva enigma, cercetătorii au dezvoltat o metodă complet nouă. În loc să folosească instrumentele standard, au grupat secvențele MER11 în funcție de relațiile lor evolutive și de modul în care s-au conservat de-a lungul evoluției primatelor. Astfel, au reușit să împartă familia MER11 în patru subgrupuri distincte (de la MER11_G1 la MER11_G4), ordonate de la cea mai veche la cea mai recentă.
Această nouă clasificare a scos la iveală modele de reglare genetică necunoscute până acum. Când au comparat noile subfamilii cu markerii epigenetici – semnalele chimice care influențează activitatea genelor – au descoperit că noua lor metodă se alinia mult mai bine cu funcția reală.
Un comutator genetic super-puternic
Pentru testul final, echipa a folosit o tehnică de ultimă generație (lentiMPRA) pentru a evalua simultan aproape 7.000 de secvențe MER11 de la primate, inclusiv de la oameni. Măsurând efectele lor în celule stem umane și celule neuronale timpurii, au descoperit că grupul cel mai tânăr, MER11_G4, era excepțional de eficient în activarea genelor.
Se pare că această secvență are un set distinct de „motive” regulatoare – segmente scurte de ADN care acționează ca porturi de andocare pentru proteinele ce controlează activarea genelor. Aceste motive influențează decisiv modul în care genele răspund la semnalele din timpul dezvoltării.
În mod fascinant, secvențele MER11_G4 au acumulat mici diferențe la oameni, cimpanzei și maimuțe macaque. La oameni și cimpanzei, unele mutații par să fi crescut potențialul lor de reglare. Mai mult, faptul că MER11_G4 se leagă de un set distinct de factori de transcripție sugerează că acest grup a dobândit funcții noi de-a lungul timpului, contribuind posibil chiar la procesul evolutiv care duce la apariția unor specii distincte.
Studiul a fost publicat în prestigioasa revistă Science Advances.
