368
ДНК человека содержит фрагменты древнего вирусного кода, ранее считавшиеся мусором. По крайней мере, половина нашего генетического материала состоит из этих странных сегментов, которые часто называют передвижными элементами, которые когда-то были частью генетического материала активных вирусов. Прошлые поколения исследователей мало интересовали эти останки. Некоторые думали, что они ничего не делают, кроме того, что засоряют наши геномы. Теперь новые открытия свидетельствуют о том, что они могут играть важную роль в формировании эмбрионов сразу после оплодотворения.
Эмбрионы активируют вирусную ДНК
Современные исследования показывают, что эти элементы становятся активными в эмбрионе в его самые ранние моменты. Это открытие намекает на то, что они могут влиять на способность эмбриональных клеток превращаться в специализированную ткань, свойство, известное как пластичность. Доказательства, полученные от мышей, побуждали к более глубокому исследованию, но никто не знал, справедлива ли эта закономерность для других млекопитающих. Ученые задавались вопросом, имеют ли эти вирусные фрагменты подобную функцию у всех видов или просто выполняют специальные роли в определенных группах.
Роль вирусной ДНК в развитии эмбриона
Эти вопросы привлекли внимание профессора Марии-Елены Торрес-Падилла из Мюнхенского университета им. Гельмгольца и Университета Людвига-Максимилиана (LMU). Вместе с коллегами, включая соавтора исследования доктора Марлиса Оомена, профессор Торрес-Падилла исследовал таинственную природу древней вирусной ДНК в ранних эмбрионах. Вместо того чтобы сосредоточиться на одном виде, они решили расширить сферу своего исследования и изучить эмбрионы нескольких разных млекопитающих. Этот подход позволил им точно определить древние вирусные фрагменты, которые, кажется, снова включаются, когда начинается новая жизнь.
Неожиданная повторная экспрессия вируса
Отчеты показывают, что вирусные последовательности, считавшиеся когда-то вымершими, могут вновь пробудиться на этих начальных стадиях развития. Эти вирусные нити бывают многих разновидностей, и каждое млекопитающее, кажется, имеет свой собственный уникальный загорающийся набор. Команда полагалась на специальную технику, фиксирующую изменения в отдельных эмбрионах. Этот метод может выявить, когда и как активируется каждый фрагмент кода вирусной ДНК, показывая, что такая повторная экспрессия более распространена среди млекопитающих, чем эксперты считали ранее.
Контроль специализации клеток
"Этот подход предлагает новый способ повлиять на судьбу клетки, например, управлять дифференциацией стволовых клеток, что обычно требует одновременного манипулирования сотнями генов", - сказал д-р Омен.
Исследователи считают, что это может изменить наше отношение к раннему возрасту и терапии стволовыми клетками. Поскольку эти вирусные сегменты признаны потенциальными регуляторными переключателями, эксперты в восторге от разработки новых инструментов для регулирования активности генов в большом количестве клеток одновременно.
Значение для эмбриональных исследований
Первые дни после оплодотворения создают условия каждой ткани в организме. Специалисты по репродуктивной биологии постоянно ищут подсказки о формировании эмбриональных клеток.
"Наше исследование выявило, что активация переносных элементов является отличительной чертой ранних эмбрионов у нескольких видов млекопитающих", - отметил профессор Торрес-Падилла, предполагая, что древний код может быть чем-то большим, чем странным остатком.
Если эти последовательности оказывают влияние на то, как клетки переходят из одного состояния в другое, это открывает новые углы для исследования болезней и потенциальных методов лечения.
Почему это важно для здоровья
Многие состояния возникают из-за сбоев во время эмбрионального развития. Сбой в нормальном цикле активации генов может повлиять на то, как формируются органы, приводя к проблемам позже. Ученые предполагают, что контроль над этими вирусоподобными элементами может быть ключевым для предотвращения или ограничения определенных рисков. Определяя, какие разделы становятся активными во время критических окон, исследователи могут научиться отключать или включать эти сегменты по желанию. Это может проложить путь для передовых вмешательств, хотя это еще в начале игры.
Будущее исследование вирусной ДНК
Поскольку исследователи продолжают сбор данных, они видят, что эти фрагменты нашей ДНК могут быть как полезными, так и вредными. Некоторые могут стимулировать вредные мутации, в то время как другие могут нести инструкции, толкающие клетки в правильном направлении. Выводы команды знаменуют шаг к пониманию того, что эти фрагменты делают в эмбрионе и за его пределами. Отображая, где и когда они появляются на поверхности, новые исследования могут глубже исследовать роль, которую эти элементы играют в здоровье и болезнях. Это направление работы может повлиять на подходы к терапии, особенно для условий, зависящих от признаков раннего развития. Исследование опубликовано в журнале Ячейка.
