Forskere har funnet tusenvis av ukjente DNA-sekvenser i pattedyrgenomet

En kolossal sammenlignende studie av genomene til 29 pattedyrarter kan føre til en revisjon av prinsippene for funksjon og organisering av det menneskelige genomet. Forskere har klart å direkte se genetisk «mørk materie», hvis eksistens lenge har vært mistenkt. Tidligere studier som sammenlignet menneskelig og mus-DNA, konkluderte indirekte med at det finnes et betydelig antall regulatoriske sekvenser som ikke koder for proteiner i seg selv, men kontrollerer aktiviteten til andre gener. Men i motsetning til de allerede kjente og karakteriserte regulatorene, forble deres eksistens i hypotesenes rike. Det er derfor de ble kalt «mørk materie»: den må være et sted, men ingen har vært i stand til å se den.

Et team av forskere fra Massachusetts Institute of Technology (USA) lyktes med dette sammen med kolleger fra andre verdensvitenskapelige sentre. I fem år jobbet de med å sekvensere og sammenligne genomene til 29 placentale pattedyr, inkludert mennesker, elefanter, kaniner, flaggermus osv. For tjue av dem ble den genomiske DNA-sekvensen innhentet for første gang. Først og fremst var forskere interessert i de sekvensene som endret seg lite fra art til art. Det var den høye konservatismen i slike regioner som fikk dem til å mistenke regulatoriske sekvenser.

Og her er resultatet: 10 000 svært konserverte sekvenser ble funnet som direkte påvirker genaktivitet, og mer enn 1000 som tjener som grunnlag for syntesen av regulatoriske RNA-er med en kompleks struktur. Forskere fant også 2,7 millioner steder – potensielle mål for interaksjon med transkripsjonsfaktorer som bestemmer hvor og når et gen skal virke. I tillegg ble det funnet 4000 nye kodende sekvenser med informasjon om proteiner. Det må sies at selv om det menneskelige genomet er fullstendig lest, forblir funksjonene til mange DNA-sekvenser uklare. Når man bare har å gjøre med ett genom, er det nesten umulig å si hvilket sted som i seg selv koder for et protein, og hvilket som utfører en regulatorisk funksjon. Men sammenlignet med andre genomer er en slik oppgave ganske løsbar.

Forskere har vært i stand til å spore pattedyrs utvikling over 100 millioner år på molekylært nivå. Organismens tilpasning til skiftende miljøforhold gjenspeiles i transformasjoner i genomregulering, i mengden og aktiviteten til nettopp den «mørke materien» (som ikke lenger er så «mørk»). For eksempel er det nå mulig å finne ut hvilke gener som gjorde en ape til et menneske. Tidligere var det omtrent 200 av dem; noen av dem var ansvarlige for hjerneutvikling og lemstruktur. I dag har antallet slike sekvenser i DNA økt til 1000.

Medisinen må også møte nye tider. Et stort antall sykdommer er knyttet til mutasjoner direkte i den kodende regionen av DNA: disse mutasjonene skader strukturen til selve proteinene. Men enda flere sykdommer er forårsaket av forstyrrelser i reguleringen av genaktivitet – når proteiner begynner å bli syntetisert der de ikke skal, eller ikke der de skal, eller ikke i de mengdene som trengs. Så nå, med et nytt, detaljert og utvidet kart over regulatoriske elementer i genomet, vil det være mulig å bestemme den sanne årsaken til mange, mange sykdommer.