Вчені виявили «темні гени», які непомітно ховаються в ДНК людини

У наших записах про геном людини все ще можуть бути відсутні десятки тисяч «темних» генів. Глобальний консорціум дослідників підтвердив, що ці послідовності генетичного матеріалу, які важко виявити, можуть кодувати крихітні білки, деякі з яких беруть участь у таких хворобливих процесах, як рак та імунологія.

Вони можуть пояснити, чому минулі оцінки розміру нашого геному були набагато більшими, ніж те, що виявив Проект геному людини 20 років тому.

Нове міжнародне дослідження, яке все ще очікує на рецензування, показує, що наша бібліотека людських генів продовжує працювати, оскільки завдяки розвитку технологій виявляються більш тонкі генетичні особливості, а продовження дослідження виявляє прогалини та помилки в записах..

Ці забуті гени ховаються в областях нашої ДНК, які, як вважають, не кодують білки. Колись ці ділянки вважали «сміттєвою ДНК», але виявилося, що невеликі фрагменти цих послідовностей досі використовуються як інструкції для міні-білків.

Протеомік Інституту системної біології Ерік Дойч і його колеги знайшли їх велику кількість, шукаючи в генетичних даних 95 520 експериментів фрагменти послідовності, що кодує білок. До них входять дослідження з використанням мас-спектрометрії для дослідження невеликих білків, а також каталоги білкових фрагментів, які виявляє наша власна імунна система.

Замість довгих, добре відомих кодів, які ініціюють зчитування інструкцій ДНК для створення білка, що вказує на початкову точку гена, цим «темним» генам передують коротші версії, через що вчені не помітили їх.

Незважаючи на ці відсутні частини в їхніх стартових послідовностях, гени неканонічної відкритої рамки зчитування (ncORF) все ще використовуються як матриця для створення РНК, а деякі з них потім використовуються для створення невеликих білків лише з невеликою кількістю амінокислот. Попередні дослідження показали, що ракові клітини містять сотні таких крихітних білків.

«Ми вважаємо, що ідентифікація цих нещодавно підтверджених білків ncORF є надзвичайно важливою», — пише команда у своїй статті. «Їхні білки… можуть мати пряме біомедичне значення, що проявляється у зростаючому інтересі до націлювання на такі загадкові пептиди в імунотерапії раку, включаючи клітинну терапію та терапевтичні вакцини».

Деякі з генів, які кодують ці загадкові пептиди, є транспозонами, які переміщуються в наших геномах, включаючи послідовності, вставлені в нас вірусами. Інші дослідники називають аномальними. Наприклад, деякі з білків, про існування яких відомо за даними мас-спектрометрії, були знайдені лише у зразках раку, тому пов’язані з ними гени можуть не належати нашим тілам природним чином.

«Таким чином, залишається можливим, що певні пептиди ncORF відображають аберрантні білки, існування яких вважається поза контекстом канонічного протеома», — пояснюють Дойч та команда.

З 7264 ідентифікованих наборів цих неканонічних генів дослідники виявили, що принаймні чверть з них може створювати білки. Це означало щонайменше 3000 нових генів, що кодують пептиди, щоб додати до геному людини, і команда підозрює, що є ще десятки тисяч, і всі вони були упущені попередніми протеомними методами.

«Не кожен день відкриваєш напрямок досліджень і кажеш: «У нас може бути цілий новий клас цільових ліків для пацієнтів», — сказав нейроонколог Мічиганського університету Джон Пренснер Елізабет Пеннісі в Science.

Інструменти, розроблені командою, допоможуть іншим дослідникам продовжувати розкривати більше цієї темної генетичної матерії. Це дослідження очікує експертної оцінки на bioRxiv.