Исследователи из лаборатории Али Шилатифарда, доктора философии, профессора Роберта Фрэнсиса Ферчготта и заведующего кафедрой биохимии и молекулярной генетики, обнаружили новую повторяющуюся последовательность кластера генов, которая экспрессируется исключительно у людей и приматов. По мнению авторов, открытие, подробно описанное в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, является прорывом в биологии генома человека и имеет далеко идущие последствия для будущих исследований в области регуляции транскрипции, эволюции человека и изучения повторяющихся последовательностей ДНК. «Это невероятное открытие первого фактора элонгации, который повторяется в геноме человека и очень специфичен для приматов», — сказал Шилатифард, который также является директором Института эпигенетики Симпсона Куэрри и профессором педиатрии.
За последние два десятилетия быстрый прогресс в технологиях секвенирования генома ускорил исследования, изучающие генетическую структуру различных областей генома человека. Более крупные области человеческого генома состоят из повторяющихся последовательностей ДНК, названных экспертами генетической «темной материей», которую до недавнего времени невозможно было идентифицировать с помощью традиционной технологии секвенирования короткого считывания ДНК. Однако недавняя разработка долгочитанного секвенирования ДНК позволила исследователям, включая команду Шилатифарда, исследовать эти длинные последовательности «темной материи» и охарактеризовать их роль в генетическом разнообразии и эволюции. В текущем исследовании, характеризуя соединение-ингибитор рака в клеточных линиях человека, команда Шилатифарда наткнулась на группу ранее неохарактеризованных генов, кодирующих белок элонгин А3, или ELOA3. Этот белок тесно связан с белком ELOA, который ранее изучался на предмет его роли в регуляции транскрипции РНК-полимеразы II (RNAPII), процесса, необходимого для экспрессии генов.
«Как правило, один человеческий белок кодируется одним геном, а близкородственные белки могут кодироваться отдельными генами в разных хромосомных местоположениях. Однако в случае ELOA3 многие гены, расположенные в одном и том же генетическом локусе, кодируют идентичный белок, что делает Это интригующий предмет для изучения», — сказал Марк Морган, доктор философии, бывший доцент-исследователь лаборатории Шилатифарда в ФШМ, а теперь ведущий научный сотрудник исследовательской детской больницы Св. Джуда и соавтор исследования. В сотрудничестве с лабораторией Эвана Эйхлера, доктора философии, профессора геномных наук Медицинской школы Вашингтонского университета, исследователи также обнаружили, что кластер генов ELOA3 уникален для людей и приматов, не являющихся человеком, и что число Повторы гена ELOA3 варьируются в зависимости от человека и вида приматов. «У вас может быть 52 копии, у меня может быть 27 копий, у кого-то другого может быть 32 копии. Мы не знаем почему, но мы знаем, что у каждого человека есть разные повторяющиеся единицы, и эта повторяющаяся единица высоко консервативна среди приматов", - сказал Шилатифард. «Эти наблюдения позволили нам предположить, что кластер генов ELOA3 претерпел согласованную эволюцию и гомогенизацию генов у видов приматов, которые мы исследовали», — добавил Морган.
Используя методы биохимии белка, команда обнаружила, что ELOA3 образует отдельный белковый комплекс из белка ELOA, который регулирует транскрипцию RNAPII посредством уникальных биохимических механизмов. «Открытие ELOA3 как нового фактора элонгации RNAPII, специфичного для приматов, не только расширяет наше понимание биологии генома человека, но и открывает возможности для разработки целевых лекарств от рака. Динамическая природа кластера повторов ELOA3 может быть отражением его уникальная роль в регулировании изменчивости экспрессии генов у людей», — сказал Саид Мохаммад Параст, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Шилатифард и один из ведущих авторов исследования. По мнению исследователей, следующие шаги включают определение того, где и когда ELOA3 экспрессируется в геномах человека и приматов, а также его потенциальной роли в развитии нарушений развития и заболеваний, включая рак. «Учитывая эволюционную консервативность этого кластера генов среди приматов, он может пролить свет на механизмы регуляции генов, уникальные для эволюционной линии человека», — сказал Морган.
