«До сих пор единственный способ, которым исследователи могли отследить эволюцию интронов, был посредством филогенетического анализа, который исследует эволюционные отношения среди наборов связанных организмов», говорит Скотт Стивенс, адъюнкт-профессор Молекулярных Биологических наук. «Наша работа – первая экспериментальная проверка, которая показывает, как интроны могут быть перемещены в организм».В течение долгого времени ученые знали, что так большая часть ДНК в геноме любого данного организма не кодирует для функциональных молекул или белка. Однако недавнее исследование нашло, что эти генетические последовательности, неверно назвал ДНК «барахла», в прошлом часто имеют функциональное значение.
Эти интроны не исключение. Теперь известный играть роль, в которой выражены гены, интроны – часть последовательностей генов, которые удалены или соединены из РНК, прежде чем гены будут переведены на белок.
Когда эукариоты, сначала отличенные от бактерий, были массированным вторжением в интроны в геном. Все живущие эукариоты – от дрожжей до млекопитающих – разделяют этого общего предка, и в то время как более простые организмы как дрожжи устранили большинство своих интронов, организмы, такие как млекопитающие значительно расширили свой инвентарь интрона.
У людей есть более чем 200 000 интронов, которые поднимают приблизительно 40 процентов генома.В текущей газете, Стивенсе и его соавторе, Суджин Ли, бывший аспирант в клеточной и молекулярной биологии в UT Austin, использовал новое испытание репортера, чтобы непосредственно обнаружить потерю и выгоду интронов в подающих надежды дрожжах (Saccharomyces cerevisiae).
Команда проверила почти половину триллионы дрожжей и нашла только два случая, где интрон был добавлен к новому гену. Предложенный механизм для этого дополнения – аннулирование реакции соединения.Обычно, чтобы сделать белки, РНК читает инструкции от ДНК, пропуская кодекс, содержавшийся в интронах.
Но в этих двух случаях, клетка прочитала ДНК наоборот и позволила интронам превращать ее в РНК, таким образом создав постоянное генетическое изменение. Их называют прибылью интрона, и если они накапливаются со временем, они могут способствовать развитию новых разновидностей, а также человеческой болезни.
«Мы показали в этом проекте, что интроны продолжают получаться, хотя нечасто в любом пункте вовремя», говорит Стивенс. «Но интроны могут стимулировать эволюцию? Если эти последовательности дают организмам отборное преимущество и становятся фиксированными в населении, другие показали, что это может быть основной фактор в создании новых разновидностей».
Эти эволюционные достижения происходят в стоимость, однако, потому что болезни, такие как коррелят рака с неподходящим удалением интронов от РНК, которую добавляет Стивенс, «Мы продолжаем эту работу, чтобы далее понять, как этот процесс влияет на нашу генетическую историю, наше будущее и перспективы лечения болезни».