Открытие темного генома, причастного к человеческим болезням.

Исследование, опубликованное 14 декабря в журнале Nature, проливает свет на небольшую часть так называемого "темного генома" - 98 процентов генома человека, биологическая функция которых в основном неизвестна.

В данном случае международная междисциплинарная команда впервые представила изображения высокого разрешения и структурные детали генетического элемента, известного как LINE-1, который встраивается в геном человека и причастен к таким заболеваниям, как рак, аутоиммунные расстройства, нейродегенерация и даже старение.

Раскрытие структуры и влияния LINE-1

LINE-1 описывается в статье как "древний генетический паразит", имеющий около 100 потенциально активных копий в организме каждого человека. Активность LINE-1 часто коррелирует с заболеваниями.

В отличие от ДНК, которая создает РНК, а затем белки, ретротранспозоны, подобные LINE-1, работают в обратном направлении, создавая ДНК из РНК и затем вставляя ее в геном. Фермент, необходимый для этого процесса, называется обратной транскриптазой LINE-1, или LINE-1 RT.

Ретротранспозоны часто называют "прыгающими генами", которые вставляют себя в наши хромосомы с помощью механизма копирования и вставки", - объясняет Маттиас Гетте, профессор и заведующий кафедрой медицинской микробиологии и иммунологии в Университете Альберты.

"В данной работе мы обнаружили основные этапы этого процесса, что впоследствии может привести нас к способам ингибирования фермента и, в конечном счете, к лечению этих заболеваний".

"Наш комплексный анализ раскрывает внутреннюю работу молекулярной машины, которая написала почти половину человеческого генома”. Понимание структуры и функции LINE-1 важно как для эволюции, так и, все чаще, для заболеваний человека.

Лаборатория Гётте предоставила большую часть биохимических данных для статьи. «Мы экспрессировали и очистили LINE-1 RT в лаборатории, а затем провели биохимические эксперименты, чтобы понять, как он на самом деле синтезирует новую ДНК из РНК и вставляет ее обратно в геном», — объясняет он.

Гётте — эксперт по полимеразам и RT — или механизмам репликации — таких вирусов, как ВИЧ и ВГС. Сейчас он сосредоточен на людях с высоким эпидемическим потенциалом, таких как Эбола, Ласса и SARS-CoV-2.

«Мы выявили сходство между RT LINE-1 и RT ВИЧ-1, но также и различия, и это позволит нам разработать препараты, более специфичные для этого конкретного фермента LINE-1. Эффективные методы лечения важных заболеваний человека могут быть разработаны только при наличии очень прочной научной основы», — говорит Гетте.