Zmiany DNA w ewolucji naczelnych

Regulacja genetyczna i ilość produktu genetycznego jest kluczowa dla wzrostu, rozwoju i fizjologii. Europejscy naukowcy przeprowadzili badanie, które wskazuje, że zmiany epigenetyczne w procesach regulacji mogą być podstawą selekcji ewolucyjnej.

Zdrowie

Uczestnicy finansowanego przez UE projektu PRIMATE_REG_EVOL (A comparative genomic study of the contribution of epigenetic mechanisms to regulatory evolution in primates) skupili się na roli epigenetyki w ewolucji naczelnych. Naukowcy badali zmiany epigenetyczne, tj. chemiczne reakcje, które nie są wynikiem zmian w DNA, w pięciu tkankach ludzi, szympansów, i małp z gatunku makaków rezus. Mechanizmy regulacyjne wynikające z metylacji DNA są systemami różnicowymi. Na końcu projektu badacze oczekują pełnego zestawu danych o ekspresji genetycznej z pięciu tkanek należących do trzech naczelnych. Wynik będzie okazją do przeanalizowania zachowawczych różnic, jak również genów i szlaków, które zmieniły się w wyniku doboru naturalnego. Do monitorowania statusu metylacji czterech tkanek (serca, nerek, wątroby i płuc) u trzech naczelnych naukowcy użyli całogenomowej konwersji wodorosiarczynowej. Proces zmienia zasadę cytozynę w uracyl z wyjątkiem cytozyny zmetylowanej. Następnie przeprowadzono sekwencjonowanie wysokoprzepustowe u trzech naczelnych, aby określić różnice międzygatunkowe. Używając sekwencjonowania RNA, uczestnicy projektu zebrali również profile ekspresji genetycznej do poszukiwań genów i kaskad biochemicznych, które zmieniły się w toku ewolucji. Integracja i analiza zestawów danych ujawniła cechy genomu, w których zmiany metylacji są związane ze zmianami ekspresji. Stworzony przez badaczy model statystyczny umożliwia obliczenie stosunku zmian poziomu ekspresji genetycznej w różnych tkankach i w obrębie różnych gatunków, które mogą być wyjaśnione przez zmiany w metylacji. Dane zgromadzone i przeanalizowane podczas projektu PRIMATE_REG_EVOL umożliwiły określenie molekularnych mechanizmów, które po części wyjaśniają regulacyjne różnice między gatunkami. Zwiększyło to naszą wiedzę o ewolucji bazującej na zmianach regulacji genetycznej. Reasumując, wyniki niniejszego projektu mogą stanowić platformę do ogólnego badania ewolucji na poziomie molekularnym.