„ADN-ul gunoi” nu e deloc inutil așa cum se credea până acum: O nouă metodă de analiză arată că fragmentele ignorate reglează activitatea genelor.
O parte considerabilă din ADN-ul uman, considerată până de curând un „reziduu genetic” fără funcție, ar putea juca de fapt un rol-cheie în reglarea genelor – mai ales în etapele timpurii ale dezvoltării. Este concluzia unei echipe internaționale de cercetători care a folosit o metodă inovatoare de analiză a secvențelor genetice, publicată recent în Science Advances.
Timp de decenii, numeroase secvențe de ADN repetitive au fost clasificate drept „ADN gunoi”, din cauza asemănărilor mari dintre ele și a lipsei unei funcții biologice evidente. Însă cercetările recente schimbă această perspectivă, arătând că aceste fragmente pot acționa ca veritabile comutatoare genetice care activează sau dezactivează gene în funcție de tipul de celulă și momentul dezvoltării, aflăm din IFL Science.
De la „gene săritoare” la instrumente de reglare genetică
Conceptul acestor elemente genetice mobile datează încă din anii 1940, când geneticianul Barbara McClintock a identificat în porumb existența așa-numitelor elemente transpozabile (TE) – fragmente de ADN capabile să se deplaseze în interiorul genomului. Deși inițial controversată, ideea a fost confirmată în anii următori, iar astăzi se știe că TE-urile reprezintă aproape 45% din genomul uman.
În ciuda prezenței lor extinse, aceste secvențe au fost considerate mult timp relicve ale unor virusuri antice, fără funcție biologică clară. Dar noile descoperiri sugerează altceva. Unele dintre aceste elemente, precum familia MER11, pot influența activ expresia genelor, în special în celulele stem și neuronale.
O metodă nouă, rezultate surprinzătoare
Cercetătorii au creat o tehnică de clasificare a TE-urilor care nu se bazează pe metodele convenționale de adnotare genetică, ci pe analiza evolutivă și gradul de conservare a acestor secvențe în genomurile primatelor. Astfel, au împărțit familia MER11 în patru subgrupuri distincte – de la cele mai vechi la cele mai recente – numite MER11_G1 până la MER11_G4.
Această abordare a permis identificarea unor modele de reglare a genelor care nu fuseseră observate anterior. Comparând aceste subfamilii cu markeri epigenetici – modificări chimice care afectează activitatea genelor fără a altera secvența ADN – echipa a arătat că noua clasificare este mai relevantă biologic decât metodele folosite până acum.
Pentru a testa funcția efectivă a acestor secvențe, cercetătorii au folosit o tehnologie numită lentiMPRA, care permite evaluarea a mii de fragmente ADN în paralel. Analizând aproape 7.000 de secvențe MER11 din primate, ei au descoperit că subfamilia MER11_G4 are o activitate remarcabilă în activarea genelor în celulele stem și în cele neuronale timpurii.
Diferențe între specii și implicații evolutive
Un alt rezultat notabil al studiului a fost identificarea unor „motive” specifice în cadrul MER11_G4 – mici secvențe de ADN care servesc drept puncte de legare pentru proteine-cheie în activarea genelor, numite factori de transcripție. Aceste motive par să joace un rol important în reacția organismului la semnale de dezvoltare sau de mediu.
Mai mult, secvențele MER11_G4 au evoluat ușor diferit la oameni, cimpanzei și macaci. Unele mutații apărute doar la oameni și cimpanzei par să sporească capacitatea de reglare a acestor secvențe în celulele stem umane – sugerând un posibil rol în evoluția unor trăsături specifice acestor specii.
Cercetătorii susțin că noile funcții de reglare identificate în MER11_G4 ar putea contribui la înțelegerea modului în care diferențele genetice subtile duc la apariția de specii distincte. Mai important, rezultatele subliniază că fragmentele de ADN ignorate până acum ar putea fi esențiale în biologia umană – și în tratamentele viitoare.
Comentează