Ученые раскрыли механизм регуляции новых генов в клеточных сетях

Схема экспрессии предсказанных новых генов. Эти гены могут играть важную роль в эволюции, биологии и заболеваниях. Автор: Лаборатория эволюционной генетики и геномики Университета Рокфеллера

Большинство генов являются древними и общими для разных видов. Однако небольшая часть генов появилась относительно недавно, спонтанно возникнув из участков ДНК, которые раньше ничего не кодировали.

После почти десяти лет изучения этих генов у плодовых мушек исследователи наконец выяснили, как регулируются эти «de novo» гены. В двух взаимодополняющих исследованиях, опубликованных в журналах Nature Ecology & Evolution и Proceedings of the National Academy of Sciences, команда показала, как транскрипционные факторы и геномное окружение включают эти гены и интегрируют их в клеточные сети. Это первые работы, идентифицирующие такие регуляторные механизмы.

«Чем больше мы узнаем о регуляции генов de novo, тем лучше понимаем саму природу экспрессии и регуляции генов», — говорит Ли Чжао, руководитель Лаборатории эволюционной генетики и геномики Университета Рокфеллера. «Это важно не только для эволюционной биологии, но и для изучения таких заболеваний, как рак, которые связаны с быстрым генетическим дисрегулированием».

Новые гены, старые вопросы

Когда Чжао основала свою лабораторию восемь лет назад, существование генов de novo только недавно было подтверждено. В ходе исследований её команда обнаружила, что всего около 10% транскрипционных факторов контролируют большинство новых генов. Эксперименты с изменением количества этих факторов у мушек подтвердили их ключевую роль в регуляции.

Во второй работе, опубликованной в PNAS, ученые изучили геномное окружение новых генов. Оказалось, что молодые гены часто используют те же регуляторные элементы, что и соседние, более древние гены, что указывает на механизм ко-регуляции.

Перспективы исследований

Полученные результаты не только объясняют регуляцию новых генов, но и могут пролить свет на сам процесс их возникновения. Кроме того, изучение генов de novo может помочь в понимании эволюции генетических сетей и механизмов их нарушений, что важно для исследований рака и других заболеваний.

«Экспрессия и регуляция генов сложнее, чем мы думали, — отмечает Чжао. — Гены de novo могут стать упрощенной моделью для лучшего понимания этих процессов».

Подробнее: Nature Ecology & Evolution (2025). DOI: 10.1038/s41559-025-02747-y

Источник: Rockefeller University