Новые гены образуются и у современного человека

Только часть открытых рамок считывания (open reading frames, ORF) традиционно аннотируют как белок-кодирующие. Известно, что транслируется намного больше ORF. Большая часть этих «неканоничных» ORF имеют небольшой размер, менее 300 нуклеотидов. Многие из них кодируют функциональные микробелки. Они имеют разнообразные функции, например, могут влиять на трансляцию других ORF или взаимодействовать с большими белковыми комплексами или клеточными мембранами. Микробелки тяжело поддаются геномному анализу из-за их размеров, однако в последнее время они вызывают все больший интерес.

Небольшая длина микробелков позволяет предположить, что они могут образовываться de novo из некодирующих последовательностей. Исследователи из Греции и Ирландии идентифицировали такие события у человека, реконструируя эволюционное происхождение функционально релевантных микробелков из недавно опубликованной базы данных.

Авторы изучили сотни транслируемых «неканоничных» ORF. Окончательный набор данных содержал 715 ORF от 33 до 3825 нуклеотидов длиной. Для каждой ORF определили время формирования, а также то, произошло ли это de novo. Авторы искали ортологичные хромосомные области каждой ORF в геномах 99 видов позвоночных. Ортологичные нуклеотидные последовательности выровняли, после чего исследователи построили филогенетические деревья ORF, а также реконструировали предковые последовательности.

В результате анализа авторы выявили 155 ORF, которые, вероятно, произошли de novo. Они выяснили, имеют ли микробелки, считываемые с этих ORF, какую-то функцию. Опыты на клеточных линиях показали, что нарушение считывания с 44 из 155 ORF сказывается на росте клеток.

Результаты, полученные авторами, позволяют предположить, что функциональные микробелки появлялись de novo с самого начала эволюции млекопитающих. При этом 19 функциональных микробелков появились за последние 43 млн лет (с момента существования предка Обезьянообразных), а два функциональных микробелка — уже после разделения людей и шимпанзе.

Исследователи проанализировали все известные патогенные и вероятно патогенные SNP, входящие в состав экзонов изученных ORF. Всего они выявили три таких SNP. Один был ассоциирован с поясно-конечностной мышечной дистрофией, другой — с пигментным ретинитом, третий — с синдромом Алазами (карликовость). Второй и третий SNP также входят в состав пересекающихся генов CDH3 и LARP7, так что их ассоциация с патологиями может быть связана с нарушением работы этих генов.

Еще одна ORF была ассоциирована с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Она возникла у человека и шимпанзе после отделения от горилл. Эта находка демонстрирует, как быстро гены могут стать важными для организма.

Описана эволюция генов, кодирующих белки слизи у млекопитающих