15.07.2013

Эволюция онкогенов началась полмиллиарда лет назад

Определено время возникновения одного из генов, мутации в котором чаще всего приводят к раку: ген появился у предков челюстноротых позвоночных как копия другого гена, который контролирует клеточное деление, пишет Phys.Org.

В работах, посвящённых раку, «главными героями» часто оказываются онкогены и онкобелки. И те, и другие, разумеется, не предназначались эволюцией только для запуска рака. Онкогены и онкобелки заняты нужными для обычных клеточных процессов делами, однако при этом они оказываются серьёзными факторами риска, то есть неполадки в их функционировании обычно влекут за собой злокачественное перерождение клетки.

Проблема онкобелков и онкогенов имеет прямое отношение к той области биологии, которая занимается эволюцией, но не привычной эволюцией видов, а эволюцией молекул. Понятно, что изменения, происходящие с организмами, не могли не сопровождаться изменениями в генах и белках. И один из самых интригующих вопросов в молекулярной эволюции касается появления новых генов и белков. Считается, что по крайне мере у человека большинство новых генов возникло в результате дупликации. То есть у какого-то старого гена появлялась копия, которая постепенно приобретала всё больше отличий (в том числе функциональных) от оригинала. (Такие копии иногда называют «испытательным полигоном» эволюции.)

Могли ли онкогены возникнуть из-за такого копирования, и если да, то когда это произошло? Учёные из Испанского национального центра исследований рака полагают, что потенциальные онкогены появились 500 млн лет назад. Федерико Абаскаль вместе с коллегами попробовал восстановить эволюционную родословную генов ASF1. Известно, что ген ASF1b связан со многими видами рака (в том числе с раком груди). Но у ASF1b есть ген-родственник — ASF1а, и оба они участвуют во множестве клеточных процессов, таких как ремонт и ремоделлинг ДНК, клеточное деление и транскрипция.

Предыдущие исследования показали, что оба ASF при всём сходстве обладают всё же разными функциями, которые они, очевидно, унаследовали от общего предка. Чтобы узнать, когда пути ASF1а и ASF1b разошлись, учёные проанализировали гены у 40 видов животных, среди которых были и морские ежи, и миноги, и рыбы, и лягушки, и большой набор зверей и птиц.

В результате был сделан вывод о том, что ASF1b представляет собой копию, возникшую, как сказано выше, примерно 500 млн лет назад — у предков челюстноротых позвоночных. В ходе дальнейшей эволюции эта копия дважды меняла положение в геноме, оказываясь в новом окружении. Поскольку ген в геноме существует не сам по себе, поскольку на него влияет окружение, то и ASF1b не мог остаться при тех же функциях, что ASF1а, который находился в другом месте и под другим влиянием. Однако и сами гены менялись под действием окружения, приобретая те черты, которые позволяли им существовать, так сказать, с наибольшим комфортом. Хотя ASF1b приобрёл ряд важных для клетки функций, в нагрузку он заодно получил и способность запускать рак в случае мутации.

Возможно, понимание того, как онкогены возникали и развивались, позволит нам управлять ими, чтобы не допустить проявления их онкогенных — просим прощения за тавтологию — свойств. Конечно, хорошо бы ещё выяснить, когда эти свойства появились, хотя бы в случае ASF1b, ведь он вряд ли с самого своего рождения был онкогеном. И всё же нельзя не заметить, что на фоне полумиллиардолетней истории онкогена ASF1b (пусть он и не с самого начала был связан с раком) стотысячелетняя опухоль у неандертальцев, которая так удивила антропологов, не выглядит такой уж древней.

Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru