Ученые раскрыли тайну генов-двойников

Генетики из Стэнфордского университета выяснили, почему некоторые копии генов, которые были удвоены в результате мутаций, сохраняются в геноме, несмотря на то, что большинство из них теряется или утрачивает свои функции. Оказалось, что гены-близнецы начинают поддерживать работу друг друга и потеря одного из них отрицательно сказывается на работоспособность другого. Исследование опубликовано в журнале Science.

Дупликация является основным источником генов с новыми функциями. Однако известно, что большинство копий из-за своей избыточности становятся легкими мишенями для мутаций, которые нарушают их работу и превращают в псевдогены. Время полураспада дупликатов оценивается всего лишь в четыре миллиона лет. Однако некоторые копии остаются функциональными.

Чтобы понять, что способствует сохранению дупликатов, ученые исследовали геномы клеток, выделенных из 46 типов тканей человека и 26 типов тканей мышей. Исследователи обнаружили, что 15 процентов удвоенных генов сохраняются, потому что разделяют между собой изначальную функцию. Этот процесс называется субфункционализацией. Одна копия работает в клетках одного типа ткани, вторая — в клетках другого типа. Потеря одной копии может отрицательно сказаться на жизнедеятельности организма, поэтому не поддерживается отбором.

Однако большая часть дупликатов остается в геноме по другим причинам. Субфункционализация происходит в течение длительного промежутка времени, но гораздо быстрее гены компенсируют свою работу. После появления дупликата, гены снижают свою активность и действуют сообща. Если в одном из них возникнет мутация, то другого гена не хватит, чтобы производить белок в нормальных количествах. Такие мутации также отфильтровываются отбором.