Новые загадки генома

• Тигран Оганесян

В середине июня 2007 года участники международного проекта ENCODE (The Encyclopedia of DNA Elements, Энциклопедия элементов ДНК), ставшего логическим продолжением знаменитого Human Genome Project, представили первые итоги нового подробного анализа человеческого генома. Работы проводились на протяжении четырех последних лет в 80 научно-исследовательских учреждениях различных стран мира. Эти предварительные результаты были опубликованы в виде серии статей в журналах Nature и Genome Research.

По словам Юана Берни, профессора Европейского института биоинформатики (Кембридж, Великобритания) и главного координатора исследовательской программы ENCODE, Human Genome Project позволил установить последовательность «букв», составляющих геном, но мало что дал для понимания генетического смысла этого набора букв. Теперь основная задача, реализуемая в рамках проекта ENCODE, как раз и состоит в том, чтобы попытаться прочитать зашифрованный текст.

Ученые тщательно проанализировали около 30 млн пар оснований человеческого ДНК (примерно 1% от их общего количества), расположенных в 44 различных, случайным образом выбранных участках генома. Весь этот аналитический цикл был многократно повторен с использованием разнообразных генетических методик в 38 научных лабораториях.

Обнаружив в протестированной выборке около 400 генов, исследователи предполагали найти аналогичное число транскриптов (копий) РНК — согласно представлениям современной генетики, каждому гену соответствует только одна РНК-копия. Однако, к огромному удивлению ученых, этих РНК-копий в выборке оказалось почти в два раза больше. И уж совсем непредсказуемым результатом стало выявление аномально большого количества так называемых генных переключателей (gene switches), участков ДНК, в которых может происходить РНК-транскрипция. Число найденных переключателей на порядок превысило число, предсказанное теоретическими расчетами. Согласно предположениям участников проекта ENCODE, именно наличие этих неучтенных теорией генных переключателей и объясняет столь значительный избыток РНК в геноме.

Некоторые из лишних РНК оказались копиями перекрывающихся последовательностей нуклеотидов генетического кода — участков генома, расположенных на границах между генами и «мусорной» ДНК. Значительное количество РНК-излишков представляет собой транскрипцию абсолютно бессмысленных (с точки зрения генетики) фрагментов, расположенных на значительном удалении от генных участков.

Как известно, на долю мусорной ДНК, биологические функции которой до сих пор остаются невыясненными, приходится около 97% всего генома. Исследователи не знают пока, являются ли обнаруженные избыточные РНК продуктами случайных генетических мутаций, или все-таки они выполняют какие-то полезные биологические функции, например, тем или иным образом регулируя генную активность.

Однако, как бы то ни было, уничижительный мусорный ярлык (уместность использования которого уже давно ставится генетиками под сомнение) теперь окончательно дискредитирован и в скором времени сам будет отправлен в мусорный ящик науки.