Скрытая генетическая война разворачивается внутри вашей ДНК

Исследователи обнаружили внутреннюю генетическую гонку вооружений, в которой белки, защищающие хромосомы, должны быстро эволюционировать, чтобы бороться с «эгоистичной» ДНК. Даже незначительное несоответствие между этими белками может быть фатальным, что подчеркивает, как выживание зависит от постоянной молекулярной адаптации.

Идея «гипотезы Красной Королевы», согласно которой нужно бежать изо всех сил, чтобы оставаться на месте, описывает не только эволюционное противостояние между видами, но и битвы внутри нашего генома. Об этом говорит биолог Миа Левин из Пенсильванского университета.

Не вся ДНК работает на благо клетки. Некоторые мобильные генетические элементы ведут себя «эгоистично», копируясь и встраиваясь в новые места, иногда повреждая гены. Клетки выработали молекулярную защиту, чтобы противостоять им.

Левин и её коллеги изучали плодовых мушек Drosophila melanogaster, чтобы понять, как одни из самых важных и стабильных процессов в жизни зависят от белков, которые должны быстро меняться. Они сосредоточились на белках, строящих теломеры — защитные «колпачки» на концах хромосом.

Результаты, опубликованные в журнале Science, показывают, что хотя роль этих белков (защита концов хромосом) остаётся неизменной, сами белки постоянно эволюционируют для защиты от эгоистичной ДНК. Шесть белков образуют комплекс, защищающий теломеры.

Два из них — белок HipHop и его партнёр HOAP — эволюционируют гораздо быстрее остальных, но при этом абсолютно необходимы для защиты. Когда учёные заменили у D. melanogaster белок HipHop на версию от близкого вида D. yakuba, мухи не выжили — их хромосомы начали слипаться.

Оказалось, что для восстановления жизнеспособности достаточно изменить всего шесть аминокислот в белке HipHop или добавить соответствующую версию белка HOAP от D. yakuba. Это демонстрирует, как белки вынуждены совместно эволюционировать (коэволюционировать), чтобы поддерживать партнёрство в условиях меняющихся внутренних угроз.

Точный механизм вмешательства эгоистичной ДНК ещё предстоит выяснить. Однако, как отмечает Левин, схожие эволюционные сигнатуры у приматов позволяют предположить, что подобная компенсаторная эволюция может быть широко распространена. Её изучение поможет понять, как геномы сохраняют древние функции, адаптируясь к постоянно меняющимся угрозам.