Новая модель, разработанная в Тель-Авивском университете, предлагает возможное решение важной загадки современной генетики.
Несмотря на прогресс в исследовании генома, ученые пока не смогли объяснить, почему нейтральные последовательности генов, иногда называемые «мусорной ДНК», не удаляются из генома живых существ в природе и продолжают существовать в нем даже миллионы годы спустя.
По мнению исследователей, это объясняется тем, что мусорная ДНК часто располагается в непосредственной близости от функциональной ДНК. Процессы ликвидации "ненужных" генных цепочек у границ "мусорной" и функциональной ДНК, вероятно, повреждают функциональные области, и поэтому эволюция отвергает их. Модель способствует пониманию огромного разнообразия размеров генома, наблюдаемого в природе.
Израильские ученые назвали этот феномен «пограничным отбором». Его модель была разработана под руководством докторанта Гиля Левенталя в лаборатории профессора Таля Пупко из Школы биомедицины и исследований рака Тель-Авивского университета совместно с проф. Итаем Мейрозом. Результаты исследования опубликованы в журнале "Open Biology".
Исследователи объясняют, что на протяжении эволюции размер генома у живых существ в природе меняется. Например, некоторые виды саламандр имеют геном в десять раз больше, чем геном человека.
Проф. Пупко: "Число стираний генов и коротких вставок, которые принято называть вместе «инделами» (от английских слов insert и delete), обычно измеряют путем изучения псевдогенов. Псевдогены — это гены, утратившие свою функцию, в которых часто происходят мутации, в том числе "инделы". В предыдущих исследованиях этих процессов было обнаружено, что скорость стираний генов у большинства живых существ - от бактерий до людей - выше, чем скорость добавления новых вставок. Возникает вопрос - если это так, то почему геном на каком-то этапе не стирается полностью?».
Гиль Левенталь говорит: «Мы представили другой взгляд на динамику эволюции на уровне ДНК. Данные о более высокой скорости стирания генов основаны на измерениях псевдогенов, которые представляют собой довольно длинные последовательности. Мы утверждаем, что в более коротких нейтральных сегментах стирание фрагментов может повредить соседние функциональные генетические цепочки, которые необходимы для функционирования организма. В результате эволюция отвергнет такие попытки стирания - произойдет то, что мы назвали "пограничным отбором".
Если наша гипотеза верна, то на коротких нейтральных сегментах генома, наоборот, вставок генов будет больше, чем их стираний, и поэтому такие сегменты сохраняются. В нашем исследовании мы моделировали динамику вставок, принимая во внимание эффект отбора, и сравнили результаты моделирования с распределением длин интронов человека (интроны - это сегменты ДНК в середине гена, кодирующего белок, которые сами по себе не имеют функции кодирования).
В итоге нами было установлено соответствие между результатами моделирования и распределением длин интронов, наблюдаемым в природе. Мы даже смогли объяснить специфические явления в распределении длин интронов, такие, как разнообразие их длины и сложную кривую их распределения».
