Исследователи из Sinai Health обнаружили, что эмбрион человека начинает формироваться благодаря работе многочисленных микро-ДНК, названных транспозонами, которые подключаются в определённых местах к ДНК генома.
Надо сказать до этого открытия считалось, что транспозоны это что-то вроде вирусов. Считалось,что они могут произвольно перемещаться по геному, встраиваясь в случайные места, что может нарушить нормальные функции генов. Их даже назвали “эгоистичная ДНК”.
“Но здесь мы обнаружили, что эти элементы не являются просто геномными паразитами, а имеют важное значение для раннего развития”, – сказал старший соавтор исследования Мигель Рамальо-Сантос из Научно-исследовательского института Луненфельда-Таненбаума (LTRI), входящего в состав Sinai Health, и профессор кафедры молекулярной генетики в Университете Торонто.
Исследователи из Sinai Health изучили транспозоны, известных как LINE-1. В отличие от генов нашего генома, кодирующих белки, составляющих менее 2% наших хромосом, транспозоны LINE-1 составляют 20% от всей ДНК наших клеток.
Предложил это исследование Хуан Чжан, старший соавтор и научный сотрудник, возглаввивший исследование. Он заинтересовался тем, что транспозоны LINE-1 широко распространены в ранних эмбрионах. Они обнаруживаются в самых активных частях генома.
“Если транспозоны плохие и опасные, почему мы видим их активными на ранней стадии развития эмбриона? Это эмбрион, который только начинает свое формирование. Любая опасная вставка в геном на этом этапе будет распространяться на протяжении всего развития индивидуума”, – сказал Чжан.
Когда Чжан подавил экспрессию LINE-1 в культивируемых человеческих эмбриональных стволовых клетках (ЭСК), эти клетки вернулись в состояние 8-клеточной стадии дфления яйцеклетки. На этом этапе все клетки идентичны и способны развиваться как в эмбрион, так и в плаценту. Но без транспозонов LINE-1 никакого развития не идет, клетки просто делятся, но не изменяются.
Дальнейшие эксперименты показали, что сообщения LINE-1 действуют как каркас для организации ДНК в трехмерном пространстве ядра клетки.
“Мы показываем, что LINE-1 регулирует экспрессию генов в критический поворотный момент, когда эмбрион начинает специализировать свои клетки для различных функций. Наши результаты указывают на то, что это не случайное явление, а жизненно важный эволюционный механизм”, – сказал Чжан.
Исследование опубликовано в журнале Developmental Cell