Швейцарские ученые из EPFL и Женевского университета открыли генетический механизм, который определяет форму наших членов, в котором, что удивительно, гены играют лишь второстепенную роль.
Исследование, опубликованное в Cell 23 ноября, показывает, что механизм обнаружен в последовательности ДНК, которая, как ошибочно считалась, не играет никакой роли. Эта длинная струна имеет семь энхансеров, которые в сочетании друг с другом модулируют активность генов, ответственных за формирование пальцев. важное фундаментальное открытие в области генетики. Это открытие могло бы помочь лучше понять аномалии, которые передаются из поколения в поколение, такие как сварные пальцы, лишние или аномально короткие пальцы (синдром Кантапутры), даже если гены кажутся совершенно нормальными.
Турбины на геноме
ДНК состоит только из 2% генов. Но у него есть другие типы последовательностей, такие как энхансеры, которые увеличивают активность определенных генов в ключевые моменты. "Мы сделали открытие, что группа генов, участвующих в росте пальцев, модулируется семью энхансерами, а не одним, и они объединяются посредством контакта," говорит Томас Монтавон, ведущий автор статьи и исследователь EPFL.
Когда пальцы эмбриона начинают принимать форму, цепочка складок ДНК и энхансеры, расположенные на разных частях цепочки, вступают в контакт. Затем они объединяют различные белки, которые стимулируют активность генов, и пальцы начинают расти. Если один из этих семи усилителей отсутствует, пальцы будут короче или неправильной формы. При отсутствии двух дефекты еще более выражены. Без энхансеров гены работают медленно и генерируют только зародыши пальцев.
Как ДНК сворачивается точно так, чтобы энхансеры правильно выполняли свою работу? Недавно обнаруженный процесс остается в значительной степени необъяснимым. "В других тканях, например в головном мозге, цепочка ДНК складывается иначе," говорит Дени Дюбуль, директор исследования и исследователь EPFL и Женевского университета. "Насколько нам известно, он принимает эту форму только на пальцах."
Объяснение эволюционного разнообразия
По статистике, семь энхансеров, участвующих в росте пальцев, создают семь возможностей для возникновения мутации. Гибкость этого механизма, эквивалент которого на сегодняшний день неизвестен, вызывает не только наследственные пороки развития, но и многочисленные вариации рук, ног и других придатков в природе. "Вы только представьте себе копытных, которые ходят на одном пальце, или страуса, у которого их всего два, и, конечно же, человеческую руку" объясняет Дени Дюбуль.
Другие генетические процессы также могут функционировать на основе аналогичного принципа. По словам Дени Дюбуля, это может объяснить разнообразие продуктов эволюции не только в пальцах, но и в других областях. "Когда мутация происходит в гене, например, при муковисцидозе, она часто бывает бинарной. Это равносильно ситуации “все или ничего”. С механизмом, который мы обнаружили, это «более или менее» ситуация. Комбинирован, модулирован."