Las duplicaciones de grandes segmentos de ADN no codificante en el genoma humano pueden haber contribuido a la aparición de diferencias entre humanos y primates no humanos. de acuerdo con los resultados presentados en la Reunión Anual de 2017 de la Sociedad Americana de Genética Humana (ASHG) en Orlando, Fla. Identificando estas duplicaciones, que incluyen secuencias reguladoras, y su efecto sobre los rasgos y el comportamiento puede ayudar a los científicos a explicar las contribuciones genéticas a las enfermedades humanas.

Paulina Carmona-Mora, Doctor, quien presentó el trabajo; Megan Dennis, Doctor; y sus colegas de la Universidad de California, Davis, estudiar la historia de las duplicaciones específicas en humanos (HSD), segmentos de ADN de más de 1, 000 pares de bases que se repiten en humanos pero no en primates u otros animales. En este estudio, se centraron en las regiones HSD que no codifican genes, sino que regulan la expresión de otros genes.

"Lo que tiene de especial estos elementos reguladores es que tienen la propensión a afectar la expresión de genes cercanos en el mismo cromosoma, así como en otras partes del genoma, ", dijo el Dr. Dennis." Esto significa que una duplicación podría afectar a muchos genes, amplificando su impacto ".

Dado que los segmentos duplicados son más del 98% idénticos, es difícil distinguir entre ellos, El Dr. Dennis explicó. Como resultado, fueron descartados en muchos análisis genómicos anteriores. Por esta razón, los investigadores comenzaron creando un nuevo genoma de referencia humano que incluía los segmentos duplicados. Esto les permitió identificar áreas que probablemente contengan potenciadores, que son elementos reguladores que aumentan la expresión de otros genes, y evaluar su efecto sobre la expresión génica en órganos y tipos de tejidos.

Por ejemplo, duplicación del segmento SRGAP2, que tuvo lugar hace unos tres millones de años, puede estar asociado con varios rasgos neurológicos específicos de los seres humanos, como una corteza prefrontal más grande en el cerebro y sinapsis más eficientes, o conexiones entre las células cerebrales. Sorprendentemente, cuando SRGAP2C específico para humanos se expresó en embriones de ratón de laboratorio, los ratones tuvieron resultados similares. Más allá de SRGAP2, muchos de los genes contenidos en los HSD examinados estaban asociados con el desarrollo neurológico, y algunos también pueden tener implicaciones para la respuesta inmunitaria.

"Nuestros resultados apuntan a diferencias entre humanos y primates, e insinuar lo que nos hace únicos como seres humanos, "dijo el Dr. Dennis. Además, Dado que muchas de las regiones genómicas propensas a la duplicación estaban relacionadas con rasgos neurológicos, este trabajo puede sugerir futuras vías para los científicos que buscan explicar los mecanismos genéticos detrás de enfermedades neurológicas como el autismo, epilepsia, y esquizofrenia.

Los investigadores actualmente están validando las regiones potenciadoras candidatas que encontraron al comparar los niveles de expresión génica en los tipos de tejidos. También están evaluando los efectos de la introducción de una duplicación en la estructura y función de los segmentos cercanos. Finalmente, están midiendo las diferencias entre los segmentos originales (ancestrales) y las versiones duplicadas que aparecen en generaciones posteriores, como cambios de secuencia desde la duplicación y efectos potenciales sobre la función.

"Tendemos a pensar en el ADN como una secuencia lineal, pero estos resultados nos recuerdan lo dinámico que es, ", dijo el Dr. Carmona-Mora." Es emocionante ver que no solo la duplicación de genes juega un papel en la evolución humana, pero quizás sí lo hace la duplicación de elementos regulatorios, también, incluso aquellos fuera de las regiones esperadas ".