Дослідники виявили тисячі регуляторних змін у еволюції скелета людини
Дослідники виявили тисячі регуляторних змін ДНК, пов’язаних з еволюцією людського скелета та хрящової тканини.
Дослідники визначили 15 077 регуляторних ділянок ДНК із відмінною активністю у людини порівняно з іншими людиноподібними мавпами. Робота, опублікована в Nature, зосереджена на генетичних механізмах, які могли супроводжувати формування характерних рис людського скелета, зокрема прямоходіння, стрункіших кісток і більшого склепіння черепа.
Автори проаналізували 561 410 однонуклеотидних замін, що відрізняють рід Homo від інших великих людиноподібних мавп і розташовані в потенційних регуляторних елементах геному. До вибірки ввійшли варіанти, фіксовані у сучасних людях, неандертальцях і денисівцях та відсутні у 139 проаналізованих особин інших людиноподібних мавп.
Перевірка активності ДНК
Для оцінки впливу варіантів на роботу генів науковці застосували масово-паралельний репортерний аналіз у первинних людських хондроцитах — клітинах, важливих для розвитку та підтримання хрящової тканини. Для кожного варіанта синтезували послідовності з людським і предковим, спільним для інших великих мавп, варіантами. Загалом бібліотека містила 732 804 послідовності, об’єднані у 366 402 пари.
Активність виявили у 65 576 парах послідовностей, або 17,9% перевірених. Серед активних регуляторних елементів 23% мали статистично значущу різницю активності між людським і предковим варіантами. Дослідники зазначили, що результати узгоджувалися з ознаками активного хроматину в цих клітинах.
Клітинні гібриди та хрящовий матрикс
Окремо команда створила гібридні клітини людини з шимпанзе та горилою, у яких геноми двох видів перебувають в одному ядрі й діють у спільному клітинному середовищі. Такий підхід дає змогу відокремити відмінності, пов’язані з регуляторними ділянками ДНК, від інших чинників регуляції генів.
У клітинах-попередниках кістково-хрящових тканин автори виявили 4 463 людські та 4 152 специфічні для шимпанзе зміни цис-регуляторної експресії. Найвиразніше функціональне збагачення стосувалося метаболізму глікозаміногліканів — вуглеводних ланцюгів, що є важливою складовою позаклітинного матриксу хряща. У дослідженні також зафіксували збагачення генів, пов’язаних із морфогенезом скелетної системи.
