Forskare har hittat tusentals okända DNA-sekvenser i däggdjurens arvsmassa

En kolossal jämförande studie av genomet hos 29 däggdjursarter kan leda till en revidering av principerna för hur det mänskliga genomet fungerar och organiseras. Forskare har lyckats direkt se genetisk "mörk materia", vars existens länge har misstänkts. Tidigare studier som jämfört mänskligt och mus-DNA drog indirekt slutsatsen att det finns ett betydande antal reglerande sekvenser som inte kodar för proteiner själva, utan kontrollerar aktiviteten hos andra gener. Men till skillnad från de redan kända och karakteriserade regulatorerna förblev deras existens inom hypotesernas sfär. Det är därför de kallades "mörk materia": den måste finnas någonstans, men ingen har kunnat se den.

Ett forskarteam från Massachusetts Institute of Technology (USA) lyckades tillsammans med kollegor från andra vetenskapliga centra i världen med detta. I fem år ägnade de sig åt att sekvensera och jämföra genomet hos 29 placentala däggdjur, inklusive människor, elefanter, kaniner, fladdermöss etc. För tjugo av dem erhölls den genomiska DNA-sekvensen för första gången. Först och främst var forskarna intresserade av de sekvenser som förändrades lite från art till art. Det var den höga konservatismen i sådana regioner som fick dem att misstänka regulatoriska sekvenser.

Och här är resultatet: 10 000 starkt konserverade sekvenser hittades som direkt påverkar genaktivitet, och mer än 1 000 som fungerar som grund för syntesen av regulatoriska RNA med en komplex struktur. Forskare hittade också 2,7 miljoner platser - potentiella mål för interaktion med transkriptionsfaktorer som avgör var och när en gen ska fungera. Dessutom hittades 4 000 nya kodande sekvenser med information om proteiner. Det måste sägas att även om det mänskliga genomet har lästs av fullständigt, förblir funktionerna hos många DNA-sekvenser oklara. När man bara har att göra med ett genom är det nästan omöjligt att säga vilken plats som i sig kodar för ett protein, och vilken som utför en regulatorisk funktion. Men jämfört med andra genom är en sådan uppgift ganska lösbar.

Forskare har kunnat spåra däggdjurs evolution under över 100 miljoner år på molekylär nivå. Organismens anpassning till förändrade miljöförhållanden återspeglas i förändringar i genomregleringen, i mängden och aktiviteten hos just den "mörka materian" (som inte längre är så "mörk"). Till exempel är det nu möjligt att ta reda på vilka gener som gjorde en apa till en människa. Tidigare fanns det cirka 200 av dem; några av dem var ansvariga för hjärnans utveckling och lemmarnas struktur. Idag har antalet sådana sekvenser i DNA ökat till 1 000.

Även medicinen måste möta nya tider. Ett stort antal sjukdomar är kopplade till mutationer direkt i den kodande regionen av DNA: dessa mutationer skadar själva proteinernas struktur. Men ännu fler sjukdomar orsakas av störningar i regleringen av genaktivitet – när proteiner börjar syntetiseras där de inte borde, eller inte där de borde, eller inte i de mängder som behövs. Så nu, med en ny, detaljerad och utökad karta över reglerande element i genomet, kommer det att vara möjligt att fastställa den verkliga orsaken till många, många sjukdomar.