Совместное исследование ученых из нескольких университетов Сингапура и США показало, что вирусы, «вторгшиеся» миллионы лет назад в человеческий геном, изменили способы «включения» и «выключения» генов в эмбриональных стволовых клетках человека.

Результаты исследования подтверждают теорию, выдвинутую в 1950-х годах Барбарой Мак-Клинток. Согласно её гипотезе, мобильные элементы генетического материала (ДНК), называемые транспозонами, могут выступать в роли «контролирующих элементов», влияющих на регуляцию генов. Для этого достаточно однократного включения транспозона в геном. За открытие мобильных генетических элементов Барбара Мак-Клинток была удостоена Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1983 г.

Результаты работы группы ученых под руководством Гийома Бурка (Guillaume Bourque), опубликованные в журнале Nature Genetics 6 июня 2010 г, внесли значительный вклад в исследования стволовых клеток и потенциала их использования в регенеративной медицине (например, для лечения лейкоза или болезни Паркинсона).

Используя новую технология секвенирования, ученые исследовали участки генома, соответствующие трем регуляторным белкам (Oct4, NANOG и CTCF) в человеческих и мышиных эмбриональных стволовых клетках (ЭСК). Было обнаружено, в частности, что некоторые специфические типы вирусов, внедрившиеся миллионы лет назад в человеческий геном, коренным образом изменили генные регуляторные сети эмбриональных стволовых клеток.

Исследование представляет доказательство того, что некоторые транспозоны, которые нередко считают просто мусорной ДНК, являются ключевыми компонентами регуляторных последовательностей, лежащих в основе развития человека.

Сравнивая геномы мыши и человека, ученые смогли показать, что связывающие участки для факторов транскрипции в геноме мыши и человека далеко не всегда располагаются в одном и том же месте. Более того, многие из этих участков «привязаны» к транспозонам, которые являются остатками вирусных геномов. Чужеродные транспозоны «перетащили» границы регуляторных последовательностей человеческого генома на новое место. Подобные изменения в регуляции генов не могли не отразиться на организме в целом. Ученые считают, что это сыграло решающую роль в процессе видообразования, и возможно, в эволюции человека от его предшественников.

Сравнение моделей стволовых клеток человека и мыши при изучении генных сетей способствовало более глубокому пониманию того, как стволовые клетки способны дифференцироваться в различные типы клеток организма. Несмотря на преимущества использования ЭСК мыши для изучения генных сетей, дальнейшие исследования будут сосредоточены на стволовых клетках человека. Это связано с трудностями преобразования результатов исследований, проведенных для одного вида, в данные, относящиеся к другому. Необходимо будет выполнить исследования для ЭСК как человека, так и других приматов, чтобы получить результаты, пригодные для использования в клинической практике.

Источниками чужеродных транспозонов в геноме млекопитающих могут служить не только вирусы. О кровососущих «переносчиках генов» читайте в статье «Гены комара: …И паразиты — иногда».

По пресс-релизу A*STAR