У людей вчені виявили десятки тисяч прихованих «темних генів»

Можливо, наше розуміння генетичного коду людини потребує серйозного оновлення. Глобальний консорціум дослідників підтвердив, що наші геноми містять десятки тисяч «темних» генів.

Ці приховані послідовності в нашій ДНК можуть кодувати крихітні білки, деякі з яких відіграють роль у таких критичних процесах, як рак та імунологія. Це відкриття змінює наш погляд на складність геному. Дослідження проводив Ерік Дойч, протеомік з Інституту системної біології. Висновки висвітлюють прогалини в записах Проекту геному людини 20 років тому та акцентують увагу на необхідності постійного геномного дослідження.

Перегляд проекту геному людини

Проект геному людини дав першу повну послідовність геному людини. Однак це залишило багато питань без відповіді. Ранні оцінки показали, що геном може містити більше генів, ніж було виявлено спочатку. Удосконалення технологій тепер показує, що деякі з цих відсутніх елементів були пропущені через їх тонку природу.

Ці «темні» гени знаходяться в областях, раніше позначених як «сміттєва ДНК». Вчені відкинули ці зони як нефункціональні, але тепер доведено, що вони містять важливі інструкції. Короткі послідовності ДНК, відомі як неканонічні відкриті рамки зчитування (ncORF), ініціюють кодування невеликих білків. Ці послідовності часто залишалися непоміченими, оскільки в них відсутні довгі коди, які зазвичай використовуються для ідентифікації генів.

Що таке неканонічні гени?

Неканонічні гени відрізняються від звичайних генів. Через короткі початкові послідовності їх важче ідентифікувати. Незважаючи на це, вони аналогічно функціонують як матриці для створення РНК, яка потім використовується для виробництва білків.

Деякі з цих білків складаються лише з кількох амінокислот. Цікаво, що сотні таких крихітних білків були знайдені в ракових клітинах. Дослідники ідентифікували ці ncORF, проаналізувавши дані понад 95 000 експериментів. Ці дослідження використовували мас-спектрометрію для виявлення білкових фрагментів і каталогізованих фрагментів, які розпізнає наша імунна система. Такі методи виявили наявність раніше невідомих генетичних кодів.

Біомедичне значення темних генів

Нещодавно виявлені ncORF можуть мати значні наслідки в медицині.

«Ми вважаємо, що ідентифікація цих нещодавно підтверджених білків ncORF є надзвичайно важливою», — зазначили дослідники. «Їхні білки можуть мати пряме біомедичне значення, що проявляється у зростаючому інтересі до націлювання на такі загадкові пептиди за допомогою імунотерапії раку, включаючи клітинну терапію та терапевтичні вакцини».

Деякі з генів, які кодують ці білки, є транспозонами. Це послідовності, які переміщуються в геномі, іноді походять від вірусної ДНК. Інші гени можуть виробляти аберрантні білки, які з’являються лише в певних умовах, наприклад у зразках раку. Ці білки можуть не належати до людського організму, що ускладнює їх вивчення.

Розширення генетичної бібліотеки

З 7264 ідентифікованих наборів неканонічних генів дослідники підтвердили, що принаймні чверть виробляє білки. Це додає понад 3000 нових генів, що кодують пептиди, до геному людини. Однак команда вважає, що десятки тисяч ще належить виявити. Попереднім методам не вистачало чутливості для виявлення цих генів. Їх відкриття відкриває нові шляхи в біомедичних дослідженнях.

«У нас може бути цілий новий клас ліків для пацієнтів», — сказав Джон Пренснер, нейроонколог з Мічиганського університету.

Інструменти, розроблені під час цього дослідження, дозволять іншим вченим розкрити ще більше прихованих генів.

Майбутнє дослідження темних генів

Триваюче відкриття темних генів підкреслює динамічний характер геномних досліджень. Ці знахідки нагадують нам, що робота над вивченням геному людини ще триває. Удосконалення технологій і продовження досліджень, ймовірно, виявлять додаткові складності. Дослідження щодо неканонічних генів відкриває захоплюючі перспективи для розуміння механізмів захворювання. Вони також відкривають можливості для розробки цільової терапії. У міру того як вчені продовжуватимуть досліджувати цю темну генетичну матерію, наші знання про біологію людини будуть поглиблюватися, потенційно трансформуючи шляхи медицини.

Значущість дослідження

Відкриття темних генів підкреслює величезну складність геному людини. Ці приховані послідовності не тільки розширюють нашу генетичну бібліотеку, але й надають нові можливості для розвитку медицини. З розробкою нових інструментів і методів дослідники розкривають невикористаний потенціал цих генів. Подорож до повного розуміння нашого генетичного плану лише розпочалася та обіцяє майбутнє, багате на відкриття та інновації. Дослідження опубліковано в bioRxiv.