Ученые раскрыли эволюционное происхождение особого поведения генов

Ученые обнаружили у нематод новый механизм, который проливает свет на эволюционное происхождение геномного импринтинга — явления, при котором гены экспрессируются по-разному в зависимости от того, унаследованы они от матери или отца.

Геномный импринтинг имеет решающее значение для нормального развития млекопитающих и растений, однако его эволюция до сих пор остается загадкой. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, предполагает связь между импринтингом и глушением «эгоистичных» генетических элементов, которые могут нанести вред организму.

Исследование, проведенное под руководством Алехандро Бурга из Института молекулярной биотехнологии (IMBA) Австрийской академии наук, было посвящено изучению особого типа эгоистичного элемента у червя под названием C. tropicalis. Этот элемент использует систему «токсин-антидот» для обеспечения своей наследственности. Матери, несущие этот элемент, вырабатывают токсин, который вредит яйцам, если те не унаследуют противоядие.

Исследователи обнаружили удивительную особенность: эффект зависит от того, от кого из родителей передается элемент. При наследовании от матери токсин вырабатывался нормально. Но когда он передавался от отца, токсин замолкал.

Этот эффект родительского происхождения намекает на возможную эволюционную связь с импринтингом. Команда обнаружила, что ключевую роль играет молекула, называемая материнской РНК. При наследовании по материнской линии РНК «лицензирует» эгоистичный элемент, позволяя ему избежать глушения защитными механизмами червя.

Это открытие позволяет предположить, что механизмы глушения, используемые против эгоистичных элементов, могли быть ранним шагом в эволюции импринтинга. Со временем эти механизмы могли быть адаптированы для регуляции нормальных генов, что привело к сложной системе импринтинга, наблюдаемой у высших организмов.