- 21,283
- 46
- 8 Ноя 2022
"Мусорная ДНК" оказалась главным выключателем жизни: как она управляет развитием эмбриона.
Человеческий геном хранит в себе отголоски далёкого прошлого. Почти девятая его часть — это следы древних вирусов , которые миллионы лет назад заражали наших предков и навсегда встроились в наследственный код. Эти участки называют эндогенными ретровирусами (ERV). Долгое время их считали «мусорной» ДНК, не имеющей значения для организма. Однако новое исследование показало обратное: по крайней мере один из таких фрагментов оказался жизненно необходим на самых ранних стадиях развития человека.
Изучить роль ERV в формировании эмбриона напрямую невозможно по этическим причинам. Чтобы обойти это ограничение, команда использовала бластоиды — трёхмерные структуры из стволовых клеток , которые воспроизводят ключевые черты и типы клеток настоящей бластоцисты. Бластоциста формируется на пятый–седьмой день после оплодотворения и представляет собой шар из нескольких десятков клеток, готовящихся к имплантации в стенку матки.
В центре внимания исследователей оказалась группа эндогенных ретровирусов HERVK LTR5Hs. Они проникли в ДНК человека сравнительно недавно по меркам эволюционной генетики — после того, как наша линия отделилась от древних обезьян Старого Света. Чтобы понять, какую функцию выполняют эти вставки, учёные применили современные генетические технологии , работающие как молекулярные «ножницы»: одни элементы они временно отключали, другие полностью удаляли. Результат оказался однозначным. Бластоиды либо погибали, либо превращались в хаотичные сгустки клеток. Это стало прямым доказательством того, что вирусные вставки критически важны на доклинической стадии развития — до имплантации эмбриона.
Следующий шаг — выяснить, что именно происходит внутри клеток. Выяснилось, что LTR5Hs функционируют как мощные энхансеры: они усиливают активность соседних генов. При подавлении этих вирусных последовательностей резко снижалась экспрессия генов, связанных с эпибластом — слоем клеток, из которого впоследствии формируется собственно зародыш. Иными словами, именно древняя вирусная ДНК управляет инструкциями, задающими фундаментальные процессы раннего развития.
Особое внимание учёные обратили на ген <strong>ZNF729</strong>. Оказалось, что одна уникальная для человека вставка LTR5Hs играет роль своеобразного «главного ключа», запускающего его работу. Этот ген контролирует базовые клеточные функции — рост и обмен веществ. Без активации, обеспечиваемой вирусным фрагментом, процессы останавливаются, и нормальное развитие невозможно. Таким образом, в геноме человека древний вирусный элемент выполняет центральную роль, определяя судьбу будущего организма.
Авторы подчёркивают: их работа показывает, как сравнительно недавние в эволюции мобильные элементы, которые миллионы лет назад могли казаться паразитическими, становятся незаменимыми для самого существования вида. Древние вирусы , однажды внедрившись в ДНК, превратились в важные регуляторы, без которых не может начаться жизнь человека.
Человеческий геном хранит в себе отголоски далёкого прошлого. Почти девятая его часть — это следы древних вирусов , которые миллионы лет назад заражали наших предков и навсегда встроились в наследственный код. Эти участки называют эндогенными ретровирусами (ERV). Долгое время их считали «мусорной» ДНК, не имеющей значения для организма. Однако новое исследование показало обратное: по крайней мере один из таких фрагментов оказался жизненно необходим на самых ранних стадиях развития человека.
Изучить роль ERV в формировании эмбриона напрямую невозможно по этическим причинам. Чтобы обойти это ограничение, команда использовала бластоиды — трёхмерные структуры из стволовых клеток , которые воспроизводят ключевые черты и типы клеток настоящей бластоцисты. Бластоциста формируется на пятый–седьмой день после оплодотворения и представляет собой шар из нескольких десятков клеток, готовящихся к имплантации в стенку матки.
В центре внимания исследователей оказалась группа эндогенных ретровирусов HERVK LTR5Hs. Они проникли в ДНК человека сравнительно недавно по меркам эволюционной генетики — после того, как наша линия отделилась от древних обезьян Старого Света. Чтобы понять, какую функцию выполняют эти вставки, учёные применили современные генетические технологии , работающие как молекулярные «ножницы»: одни элементы они временно отключали, другие полностью удаляли. Результат оказался однозначным. Бластоиды либо погибали, либо превращались в хаотичные сгустки клеток. Это стало прямым доказательством того, что вирусные вставки критически важны на доклинической стадии развития — до имплантации эмбриона.
Следующий шаг — выяснить, что именно происходит внутри клеток. Выяснилось, что LTR5Hs функционируют как мощные энхансеры: они усиливают активность соседних генов. При подавлении этих вирусных последовательностей резко снижалась экспрессия генов, связанных с эпибластом — слоем клеток, из которого впоследствии формируется собственно зародыш. Иными словами, именно древняя вирусная ДНК управляет инструкциями, задающими фундаментальные процессы раннего развития.
Особое внимание учёные обратили на ген <strong>ZNF729</strong>. Оказалось, что одна уникальная для человека вставка LTR5Hs играет роль своеобразного «главного ключа», запускающего его работу. Этот ген контролирует базовые клеточные функции — рост и обмен веществ. Без активации, обеспечиваемой вирусным фрагментом, процессы останавливаются, и нормальное развитие невозможно. Таким образом, в геноме человека древний вирусный элемент выполняет центральную роль, определяя судьбу будущего организма.
Авторы подчёркивают: их работа показывает, как сравнительно недавние в эволюции мобильные элементы, которые миллионы лет назад могли казаться паразитическими, становятся незаменимыми для самого существования вида. Древние вирусы , однажды внедрившись в ДНК, превратились в важные регуляторы, без которых не может начаться жизнь человека.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
