Исследование служебного гена lawc у мушек-дрозофил открыло уникальный путь эволюционного формирования генов из некодирующих участков ДНК у всех эукариот, включая человека.
Исследователи из Института биологии развития имени Кольцова РАН и Института биологии гена РАН выявили необычный механизм образования генов у мушек-дрозофил. Источником служат консервативные некодирующие участки ДНК, которые практически не изменяются в процессе эволюции. Выводы были получены на основе анализа специфического гена lawc, который встречается только у плодовых мушек.
Дрозофилы успешно существуют и размножаются даже без этой особенности. Ее функции по-прежнему остаются неизвестными. Однако открытие поможет глубже понять процесс формирования новых генов у других животных и у человека. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Journal of Genetics and Genomics.
У эукариот, имеющих клеточные ядра, гены — участки ДНК, которые кодируют белки, — состоят из чередующихся фрагментов. Они именуются экзонами и интронами. Экзоны содержат информацию о структуре белка для последующего синтеза. Интроны не кодируют белки и на одном из этапов, предшествующих синтезу, исключаются из цепочки. То есть, они не играют непосредственной роли в формировании структуры белка, но могут содержать различные регуляторы, такие как усилители скорости белкового синтеза (так называемые энхансеры). Однако в таких регуляторных участках в процессе эволюции могут происходить мутации. Они приводят к образованию новых генов на месте некодирующей ДНК. Случаи «рождения на пустом месте» описаны для многих организмов, включая человека. Но механизм такого «творчества» оставался ученым непонятным.
Сотрудники ИБГ РАН и ИБР РАН исследовали, как из некодирующих последовательностей ДНК появляются новые гены на примере Drosophila melanogaster, одного из популярных модельных организмов зоологов и генетиков. Плодовая мушка быстро размножается и неприхотлива в содержании, её геном полностью расшифрован.
Ген lawc кодирует короткий ядерный белок, регулирующий функционирование таких участков ДНК. Эксперименты показали, что он присутствует только у представителей семейства Drosophilidae, у других насекомых эта последовательность отсутствует. Проанализировав эволюционную историю мушек, авторы уточнили и историю lawc. Оказалось, что он возник 68 миллионов лет назад у общего «предка» всех дрозофил.
