
Повече от половината от нашия геном се състои от хиляди остатъци от древна вирусна ДНК, наречени транспозони, които са широко разпространени в дървото на живота. Някога отхвърляни като "тъмната страна" на генома, изследователи от научния център "Хелмхолц Мюнхен" и университета "Лудвиг Максимилиан" (LMU) сега разкриват тяхната решаваща роля в ранното развитие на ембриона.
Въпроси без отговор за ролята на древната вирусна ДНК
Транспозоните, остатъци от древна вирусна ДНК, се активират отново през първите часове и дни след оплождането. В този динамичен период от ранното развитие ембрионалните клетки проявяват забележителна пластичност, но молекулярните механизми и фактори, които регулират тази пластичност, остават неясни.
Изследванията на модели като мишки показват, че транспозоните играят решаваща роля в клетъчната пластичност, но все още не е сигурно дали това е универсална характеристика за всички видове бозайници. Разнообразният еволюционен произход на тези вирусни остатъци повдига допълнителни въпроси относно тяхното запазване в геномите на бозайниците. Разбирането на регулаторните механизми, управляващи активирането на транспозоните, е от съществено значение за напредъка на репродуктивната медицина и разкриването на основните принципи на регулация на генома.
Смятани за изчезнали вирусни елементи се експресират отново в ембриони на бозайници
Екип изследователи под ръководството на проф. Мария-Елена Торес-Падила (Maria-Elena Torres-Padilla) от Хелмхолц Мюнхен и LMU си поставя за цел да изследва тези древни ДНК последователности, като разработва нов метод за изучаване на тяхната транскрипция. Те създават атлас от един ембрион, като сравняват ембриони от няколко вида бозайници, включително мишка, крава, прасе, заек и резус макак.
Констатациите им са изненадващи: Изследователите откриват, че много стари вирусни елементи, за които преди се е смятало, че са изчезнали, се експресират отново в ембрионите на бозайници. Те също така откриват, че всеки от изследваните видове експресира различни видове от тези елементи.
Нови възможности за манипулиране на гени и изследване на клетъчната пластичност
Тези наблюдения показват, че активирането на транспозоните е запазено при различните видове, а идентифицирането на специфични елементи предоставя вълнуващи възможности за манипулиране на хиляди гени в клетките едновременно.
"Този подход предлага нов начин за повлияване на клетъчната съдба, като например насочване на диференциацията на стволовите клетки, което обикновено изисква едновременното манипулиране на стотици гени", отбелязва съавторът д-р Марлис Оомен (Marlies Oomen). "Нашата работа подчертава важността на разбирането на регулаторните принципи зад транспозоните."
Професор Торес-Падила обяснява още: "Нашето изследване разкрива, че активирането на транспозоните е отличителна черта на ранните ембриони при няколко вида бозайници. Това откритие е значимо, тъй като тези клетки в ранен стадий могат да се диференцират във всички типове телесни клетки. Като разбираме как тези клетки регулират древните вирусни елементи, получаваме изключително важна информация за механизмите на клетъчната пластичност. Това изследване поставя началото на бъдещи изследвания на специфични регулаторни елементи с широко значение за здравето, болестите и как манипулирането на тези елементи може да повлияе на клетъчните процеси."
Безпрецедентен набор от данни за ранното развитие при множество видове бозайници
Освен разработването на нова методология, която открива нови пътища за изследователите, работещи с единични клетки и ембриони, това проучване генерира безпрецедентен набор от данни. Ранното развитие на ембрионите е изключително динамичен процес, който представлява голям интерес за учените, но повечето изследвания обикновено се фокусират върху един вид, обикновено мишка или човек.
В това изследване обаче е използван еволюционен подход чрез сравняване на множество видове бозайници, което позволява идентифицирането на ключови регулаторни пътища, общи за всички бозайници. Биологичните прозрения, получени от това изследване, в съчетание с богатия набор от данни, ще послужат като ценен ресурс за изследователите в областта на биологията на развитието и репродукцията.
Справка: Marlies E. Oomen, Diego Rodriguez-Terrones, Mayuko Kurome, Valeri Zakhartchenko, Lorenza Mottes, Kilian Simmet, Camille Noll, Tsunetoshi Nakatani, Carlos Michel Mourra-Diaz, Irene Aksoy, Pierre Savatier, Jonathan Göke, Eckhard Wolf, Henrik Kaessmann, Maria-Elena Torres-Padilla. An atlas of transcription initiation reveals regulatory principles of gene and transposable element expression in early mammalian development. Cell, 2025; DOI: 10.1016/j.cell.2024.12.013
Източник: Ancient viral DNA shapes early embryo development, Helmholtz Munich
Още по темата

Медицина
"Егоистичната ДНК" играе ключова роля в ранното развитие на човека

Човекът
Как човешките предци са загубили опашките си? Промяна в генния код

Животът
Древни вируси са помогнали за еволюцията на по-бързи и по-дълги нервни клетки

Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари