Naukowcy z Uniwersytetu Helsińskiego odkryli nowy sposób, w jaki nasze DNA może tworzyć nowe geny. Podczas badań nad błędami w replikacji DNA, zauważono, że pewne mutacje tworzą palindromy – sekwencje czytane tak samo od przodu jak i od tyłu. Okazało się, że mogą one ewoluować w mikroRNA (miRNA), które odgrywają znaczącą rolę w regulacji innych genów.

Choć wiele genów miRNA jest obecnych od dawna w historii ewolucji, to w niektórych grupach zwierząt, jak np. wśród naczelnych, nagle pojawiają się nowe geny miRNA. Błędy, które umożliwiają tę szybką metodę tworzenia genów, nazywane są mutacjami typu „przełączanie szablonu” (TSM).

DNA jest kopiowane pojedynczo, bazę po bazie, a mutacje zazwyczaj polegają na błędnych pojedynczych bazach, niczym literówki na klawiaturze komputera. Zespół badawczy skupił się na przypadkach, gdzie doszło do kopiowania tekstu DNA wstecz, tworząc palindrom.

W RNA potrzebne są powtarzające się zestawy baz, które utrzymują molekułę w odpowiedniej formie. Naukowcy skoncentrowali się na genach mikroRNA, które są bardzo krótkie, składając się z około 22 par bazowych. Dotychczas naukowcy zastanawiali się, skąd biorą się te palindromiczne sekwencje. Okazuje się, że TSM może szybko produkować pełne palindromy DNA, tworząc nowe geny mikroRNA z wcześniej niekodujących sekwencji DNA.

Analizując kompletny genom różnych naczelnych i ssaków, badacze porównali, które gatunki posiadają pary palindromów mikroRNA. Stwierdzili, że całe palindromy powstają w wyniku pojedynczych zdarzeń mutacyjnych.

W drzewie rodowym naczelnych znaleziono ponad 6000 takich struktur, które mogły dać początek co najmniej 18 nowym genom miRNA u ludzi. To stanowi 26% wszystkich miRNA, które pojawiły się od czasu pojawienia się naczelnych.

Odkrycia te wskazują na uniwersalny mechanizm tworzenia genów miRNA, który może dotyczyć także innych genów i molekuł RNA. Wydaje się, że stosunkowo łatwo mogą powstawać nowe geny mikroRNA, które mogą mieć wpływ na zdrowie człowieka. Niektóre miRNA związane z TSM wykazały już istotne znaczenie funkcjonalne, na przykład hsa-mir-576, które wpływa na odpowiedź antywirusową u naczelnych.

Autorzy badania podkreślają, że warianty TSM zdolne do stania się genami miRNA są rozpowszechnione wśród populacji ludzkich, co wskazuje, że proces TSM jest aktywny i kształtuje nasze genomy w chwili obecnej.

Źródło: PNAS