«Прыгающий ген», связанный с развитием онкологических и нейродегенеративных заболеваний, мог достаться нам от растений. Группа учёных из Аделаидского университета (The University of Adelaide) продемонстрировала, что широкое распространение переноса генов между разными видами значительно повлияло на геном современных млекопитающих и даже на сам ход эволюции.
В рамках крупнейшего на сегодняшний день исследования так называемых «прыгающих генов» учёные отслеживали перемещения двух определённых генов по геному 759 видов растений, животных и грибов.
По сути «прыгающие гены» представляют собой небольшие фрагменты ДНК, способные к самокопированию. Учёные обнаружили, что перенос генов между разными видами, в том числе — между растениями и животными — в ходе эволюции происходил довольно часто.
Мобильные генетические элементы L1 и BovB появились в геноме млекопитающих как чужеродная ДНК. Авторам работы впервые удалось показать, что элемент L1, играющий важную роль в человеческом геноме, «запрыгнул» в него из генома другого вида.
«„Прыгающие гены“ — корректнее называть их ретротранспозонами — способны копировать себя и вклеивать собственные копии в разные участки генома, в том числе — генома представителей других видов. До сих пор неизвестно, задействованы ли в этом кровососущие насекомые вроде комаров или, может быть, дело в вирусах — пока это настоящая головоломка, — рассказывает Дэвид Адельсон (David Adelson) из Аделаидского университета. — Этот процесс носит название горизонтального переноса, он отличается от обычного переноса генов между родителями и потомками. И он оказал огромное влияние на эволюцию млекопитающих».
Например, геном коров и овец на 25% состоит из «прыгающих генов».
«„Прыгающие гены“ можно рассматривать как паразитов. Что именно содержится в их ДНК, не так уж важно — важно, что они внедряют себя в чужие геномы, вызывая разрывы генов и нарушая процессы генетической регуляции», — добавляет Адельсон.
В рамках исследования, результаты которого опубликованы в журнале Genome Biology, учёные обнаружили, что горизонтальный перенос генов — явление куда более распространённое, чем считалось ранее.
«Мы полагали, что элементы L1 могут быть только унаследованы от родителей, — рассказывает Атма Иванчевич (Atma Ivancevic), постдок из Аделаидского университета. — В большинстве исследований изучалось лишь небольшое число видов, и никаких доказательств переноса получить не удавалось. Мы же изучили столько видов, сколько смогли».
У людей элементы L1 связаны с онкологическими и нейродегенеративными заболеваниями. Понимание механизма наследования этих элементов важно для изучения развития этих болезней, поясняют учёные.
Элементы L1 часто встречаются в геномах растений и животных, а у грибов они появляются лишь время от времени. Но самое удивительное, что у австралийских однопроходных, ехидны и утконоса, этих фрагментов в геноме тоже нет. Это значит, что элементы L1 проникли в геном млекопитающих уже после того, как эволюционная ветка однопроходных отделилась от общего ствола.
Группа учёных также обратила внимание на перенос элемента BovB между геномами различных видов. BovB гораздо «моложе», чем L1. Впервые он был обнаружен у коров, но потом выяснилось, что BovB успел «попрыгать» по геномам рептилий, слонов и сумчатых млекопитающих.
В будущих работах авторы продолжат изучать тему горизонтального переноса генов и, в частности, попытаются выяснить, существует ли это явление среди обитателей мирового океана, например морских червей.