Учёные пришли к выводу, что связь между мобильными генетическими элементами и онкологическими заболеваниями может быть прочнее, чем кажется.

Человеческий геном кишмя кишит мобильными генетическими элементами, или транспозонами. Это фрагменты ДНК, которые обладают, так сказать, свободной волей: они могут прыгать с места на место, копируясь или переезжая из одного участка ДНК в другой.

Чем-то похожим занимаются вирусы, которые встраиваются в геном, и, по одной из гипотез, транспозоны как раз представляют собой остатки неких вирусов. Их иногда образно называют молекулярными ископаемыми: они существуют в геноме очень долго и накапливают великое множество мутаций. Если в транспозоне изначально и был какой-то смысл, то он исчез ввиду мутационных изменений.

Так что многие транспозоны со временем утрачивают даже свою мобильность, но есть и такие, что продолжают довольно резво перемещаться по ДНК.

Рис. 1. «Портрет» транспозонной ДНК, выполненный с помощью электронного микроскопа (фото Professor Stanley Cohen).

Очевидно, что если такой кусок ДНК запрыгнет в середину гена, то это может привести к совершенно непредсказуемым последствиям: ген может отключиться или начать продуцировать неправильный белок, и всё это в итоге выльется в какую-нибудь патологию. У клеток есть что противопоставить чрезмерной активности транспозонов: например, участки ДНК с мобильными элементами запечатываются с помощью эпигенетических механизмов или же целенаправленно разрушается матричная РНК, на которой должен синтезироваться фермент, обеспечивающий перенос транспозона. Но что будет, если такие механизмы откажут?

Само собой напрашивается предположение о связи транспозонов и рака, и существует ряд работ, указывающих на то, что антитранспозонные механизмы в онкоклетках не работают. Но, как ни удивительно, вопрос этот изучался довольно слабо. Статья исследователей из Гарварда (США), опубликованная в свежем выпуске Science, заставляет отнестись к проблеме серьёзнее: её авторы пришли к выводу, что транспозоны могут служить одной из основных причин развития рака.

В своей работе учёные использовали специальную программу, которая позволяла узнавать в последовательности ДНК повторяющиеся элементы, могущие указывать на присутствие транспозонов. По словам авторов статьи,

до сих пор методы анализа ДНК игнорировали такие участки, а потому, возможно, связь мобильных элементов с онкологическими заболеваниями оставалась тайной. (В своём анализе они сосредоточились на ретротранспозонах — разновидности мобильных элементов, которые у человека составляют свыше 40% генома).

Учёные сравнили нормальные и раковые ткани у нескольких десятков онкологических больных.

Оказалось, что в геноме раковых клеток встречается на двести новых вставок больше — очевидное следствие активности транспозонов.

Шестьдесят четыре из них приходится на гены, мутации в которых чаще всего приводят к раку. При этом, что любопытно, повышенная транспозонная активность наблюдалась преимущественно в эпителиальных опухолях вроде рака кишечника или яичника.

А вот онкологические патологии мозга и крови начинались, очевидно, вообще без помощи мобильных элементов. Так что, по-видимому, связь между транспозонами и раком не так проста, как кажется, раз на неё влияет тип клеток, и исследователям придётся тут столкнуться со многими сюрпризами.