Από τότε που ο Ελβετός ιατρός Friedrich Miescher απομόνωσε για πρώτη φορά το DNA το 1869, η επιστήμη βρίσκεται σε μια απίστευτη πορεία γονιδιωματικής ανακάλυψης.
Μια από τις σημαντικότερες στιγμές αυτής της διαδρομής συνέβη τη δεκαετία του 1940, όταν η κυτταρογενετίστρια Barbara McClintock ανακάλυψε τα μεταθετά στοιχεία (TE), γνωστά και ως «γονίδια που πηδούν».
Δεκαετίες αργότερα, το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος (Human Genome Project) διαπίστωσε ότι τα στοιχεία αυτά αποτελούσαν το εντυπωσιακό 45% του ανθρώπινου γονιδιώματος και κατάφεραν να πολλαπλασιαστούν κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών χάρη σε έναν μηχανισμό «αντιγραφής και επικόλλησης».
Επειδή αυτές οι αλληλουχίες είναι εξαιρετικά επαναλαμβανόμενες και σχεδόν πανομοιότυπες, δεν τις θεωρούσαν για δεκαετίες «άχρηστο DNA» – γενετικά απομεινάρια από προ πολλού εξαφανισμένους ιούς. Αλλά τα τελευταία χρόνια, αυτή η δυσάρεστη άποψη για αυτές τις αλληλουχίες έχει αρχίσει να αλλάζει.
Σήμερα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα ΤΕ παίζουν ρόλο στη λειτουργία του γονιδιώματος, την εξέλιξη των χρωμοσωμάτων, την ποικιλομορφία και την ποικιλομορφία. Ωστόσο, λόγω της επαναλαμβανόμενης φύσης τους, οι ΤΕ παραμένουν δύσκολο να ερευνηθούν.
Τι έδειξε νέα μελέτη
Μια νέα διεθνής μελέτη βρήκε μια νέα μέθοδο για την ανάλυση αυτών των μυστηριωδών αλληλουχιών και ανακάλυψε κρυμμένα μοτίβα που είναι υπεύθυνα για την έκφραση των γονιδίων. Τα αποτελέσματα της μελέτης δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science Advances.
«Το γονιδίωμά μας έχει αλληλουχηθεί εδώ και πολύ καιρό, αλλά η λειτουργία πολλών τμημάτων του παραμένει άγνωστη», δήλωσε σε ανακοίνωση Τύπου ο Fumitaka Inoue, συν-συγγραφέας της μελέτης από το Πανεπιστήμιο του Κιότο. Η κατανόηση των ΤΕ θα έλυνε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του γονιδιώματος.
Σε μια προσπάθεια καλύτερης κατανόησης των ΤΕ, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο ταξινόμησής τους. Αποφεύγοντας τα συνήθη εργαλεία σχολιασμού, η μελέτη αυτή ομαδοποιεί τα ΤΕ με βάση τόσο τις εξελικτικές τους σχέσεις όσο και την ποιότητα διατήρησής τους στο γονιδίωμα των πρωτευόντων. Εστιάζοντας σε μια οικογένεια αλληλουχιών που ονομάζεται MER11, η νέα μέθοδος επέτρεψε στους επιστήμονες να χωρίσουν την ομάδα σε υποομάδες, που ονομάστηκαν MER11_G1 έως G4.
Η υποομάδα G1 αντιπροσώπευε τις παλαιότερες εξελικτικά αλληλουχίες, ενώ η G4 περιείχε τις νεότερες.
Εξετάζοντας το MER11 μέσα από αυτό το νέο φακό, οι ερευνητές μπόρεσαν να συγκρίνουν αυτές τις νέες υποοικογένειες με επιγενετικούς δείκτες και διαπίστωσαν ότι αυτές οι ομάδες φαίνεται να έχουν μια ρυθμιστική λειτουργία μέσα στο γονιδίωμα. Με άλλα λόγια, δρούσαν σαν διακόπτες on-off για τη γονιδιακή έκφραση -ιδιαίτερα στην πρώιμη ανθρώπινη ανάπτυξη.
Φυσικά, άλλο πράγμα είναι να συμπεραίνεις ένα μοτίβο και άλλο να το βλέπεις σε δράση. Έτσι, η ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνική γνωστή ως «lentiviral massively parallel reporter assay», ή lentiMPRA, για να μετρήσει 7.000 αλληλουχίες MER11 χρησιμοποιώντας ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα και νευρικά κύτταρα πρώιμου σταδίου. Αυτό έδειξε ότι η νεότερη της ομάδας (MER11_G4) είχε τον ισχυρότερο αντίκτυπο στη γονιδιακή έκφραση. Σύμφωνα με τη μελέτη, η ομάδα αυτή κάνει χρήση ρυθμιστικών «μοτίβων» – μικρών τμημάτων DNA που επηρεάζουν την ανάπτυξη και την απόκριση των γονιδίων.
Παρακολουθώντας την εξέλιξη αυτής της ομάδας, οι επιστήμονες έδειξαν ότι το DNA που κληρονομήθηκε αρχικά από αρχαίους ιούς μπορεί να συμμετέχει ενεργά στη μορφή και τη λειτουργία του DNA των πρωτευόντων. Παρόλο που το ταξίδι της κατανόησης του ανθρώπινου γονιδιώματος διαρκεί πάνω από 150 χρόνια, εξακολουθεί να έχει την αξιοσημείωτη ικανότητα να μας εκπλήσσει σε κάθε στροφή.
