Исследование, проведенное Альфонсо Валенсией, заместителем директора по фундаментальным исследованиям Испанского национального центра онкологических исследований (CNIO) и руководителем Группы структурной вычислительной биологии, и Майклом Трессом, исследователем группы, обновляет количество человеческих генов, то есть тех, которые может генерировать белки — до 19000; На 1700 меньше, чем количество генов в последней аннотации, и намного ниже первоначальной оценки в 100000 генов. В работе, опубликованной в журнале Human Molecular Genetics, делается вывод, что почти все эти гены имеют предков до появления приматов 50 миллионов лет назад.«Уменьшающийся геном человека» — так Валенсия описывает непрерывные корректировки количества генов, кодирующих белок в геноме человека, на протяжении многих лет, что привело к появлению примерно 19 000 генов человека, описанных в настоящей работе. «Кодирующая часть генома [производящая белки] постоянно перемещается», — добавляет он: «Несколько лет назад никто и представить себе не мог, что такое небольшое количество генов может сделать что-то настолько сложное».
Ученые начали с анализа протеомических экспериментов; протеомика — самый мощный инструмент для обнаружения белковых молекул. Чтобы составить карту человеческих белков, исследователи объединили данные семи крупномасштабных масс-спектрометрических исследований более чем 50 человеческих тканей, «чтобы проверить, какие гены действительно производят белки», — говорит Валенсия.Меньше десяти новых генов разделяют мышей и людейРезультаты выявили немногим более 12000 белков, и исследователи сопоставили эти белки с соответствующими областями генома.
Они проанализировали тысячи генов, которые были аннотированы в геноме человека, но которые не были обнаружены в протеомном анализе, и пришли к выводу: «1700 генов, которые, как предполагается, производят белки, почти наверняка не работают по разным причинам, либо потому, что они не проявляют какие-либо особенности кодирования белков или потому, что сохранение их рамок считывания не поддерживает способность кодирования белков », — говорит Тресс.
Одна из гипотез, вытекающих из исследования, состоит в том, что более 90% генов человека продуцируют белки, которые произошли от многоклеточных или многоклеточных организмов животного мира сотни миллионов лет назад; этот показатель превышает 99% для тех генов, происхождение которых предшествовало появлению приматов 50 миллионов лет назад.«Наши цифры показывают, что различия между людьми и приматами на уровне генов и белков очень малы», — говорят исследователи.
Дэвид Хуан, автор и исследователь лаборатории Валенсии, говорит, что «количество новых генов, отделяющих человека от мышей [тех генов, которые развились после отделения от приматов], может быть даже меньше десяти». Это контрастирует с более чем 500 человеческими генами с происхождением от приматов, которые можно найти в текущей аннотации. Исследователи приходят к выводу: «Физиологические различия и различия в развитии между приматами, скорее всего, вызваны регуляцией генов, а не различиями в основных функциях рассматриваемых белков».Делать больше с меньшими затратами
Источники сложности человека лежат в большей степени в том, как используются гены, чем в количестве генов, в тысячах химических изменений, которые происходят в белках, или в контроле производства этих белков некодирующими участками генома, которые составляют 90% всего генома и были описаны в последних результатах международного проекта ENCODE, проекта, в котором участвует команда Валенсии.Эта работа приближает количество человеческих генов к другим видам, таким как нематодные черви Caenorhabditis elegans, черви длиной всего 1 мм, но, по-видимому, менее сложные, чем люди. Но Валенсия предпочитает не проводить сравнения: «Геном человека лучше всего аннотирован, но мы по-прежнему считаем, что, возможно, придется повторно аннотировать 1700 генов. Наша работа предполагает, что нам придется повторить расчеты для всех геномов, а не только для человеческий геном."
Результаты исследования являются частью GENCODE, консорциума, который интегрирован в проект ENCODE и сформирован исследовательскими группами со всего мира, включая команду Валенсии, задачей которой является предоставление аннотации всех генных элементов в геноме человека. .«Наши данные обсуждаются GENCODE для включения в новые аннотации. Когда это произойдет, это изменит все отображение генома человека и то, как оно используется в макропроектах, таких как анализ генома рака», — говорит Валенсия.