למה "תיקיית הזבל" ב-DNA שלנו לא נמחקת גם אחרי מיליוני שנות אבולוציה?

מודל חדש שפותח באוניברסיטת תל אביב, מציע פתרון אפשרי לשאלה המדעית מדוע רצפים ניטרליים, המכונים לעתים "דנ"א זבל", אינם מסולקים מהגנום של יצורים חיים בטבע וממשיכים להתקיים בתוכו גם מיליוני שנים לאחר מכן. לטענת החוקרים, ההסבר לכך הוא שהדנ"א זבל משיק פעמים רבות לדנ"א בעל תפקיד. באזורי ההשקה, אירועי מחיקה פוגעים באזורים בעלי התפקיד ולכן האבולוציה דוחה אותם. המודל תורם להבנה של המגוון העצום בגדלי הגנום הנצפים בטבע.

לא עושים DELETE

התופעה שהמודל החדש מתאר מכונה על ידי צוות החוקרים 'ברירה המושרית מגבולות'. המודל פותח בהובלת הדוקטורנט גיל לוונטל במעבדתו של פרופ' טל פופקו מבית הספר שמוניס למחקר ביו-רפואי וחקר הסרטן בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ובשיתוף פעולה עם פרופ' איתי מירוז, גם הוא מהפקולטה למדעי החיים. המחקר פורסם בכתב העת "Open Biology".

החוקרים מסבירים כי לאורך האבולוציה, גודל הגנום ביצורים חיים בטבע משתנה. לדוגמה, למיני סלמנדרות מסוימות יש גנום הגדול פי עשרה מגנום האדם. "קצב המחיקות וההכנסות הקצרות, המכונות בקיצור 'אינדלים', נמדד בדרך כלל על ידי בחינה של פסאודו-גנים. אלו גנים שאיבדו את התפקיד שלהם, ובהם יש מוטציות תדירות, לרבות מחיקות והכנסות של מקטעי דנ"א. במחקרים קודמים שאפיינו את האינדלים, נמצא שקצב המחיקות גדול מקצב ההכנסות במגוון יצורים בהם חיידקים, חרקים, ואף יונקים דוגמת בני אדם. השאלה שניסינו לענות עליה היא כיצד הגנומים לא נמחקים כשההסתברות לאירועי מחיקת דנ"א גדולה באופן משמעותי מאירועי הוספת דנ"א", מסביר פרופ' פופקו.

^{כיצד הגנומים לא נמחקים כשההסתברות לאירועי מחיקת דנ"א גדולה באופן משמעותי מאירועי הוספת דנ"א?}

"הדנ"א זבל" מתחבא באזורים פונקציונליים שבהם קיים חשש שמחיקתו תפגע בדנ"א המקורי "

הדוקטורנט לוונטל מספר: "אנחנו סיפקנו זווית אחרת לדינמיקת האבולוציה ברמת הדנ"א. כאמור, כאשר מודדים את קצב האינדלים יהיו יותר מחיקות, אך המדידות מתבצעות בפסאודו גנים, שהם רצפים ארוכים למדי. לטענתנו, כאשר נסתכל על מקטע ניטרלי קטן יותר, מחיקות בסבירות גבוהה עלולות למחוק גם מקטעים פונקציונליים סמוכים אשר חיוניים לתפקוד היצור החי, ולכן הן יידחו. אנחנו מכנים תופעה זו כ'ברירה המושרית מגבולות'".

"אם כן, כאשר המקטע קצר, תתקיים הטיה הפוכה, כך שיהיו יותר הכנסות ממחיקות, ולכן בדרך כלל המקטע הניטרלי לא יימחק. במחקרנו עשינו סימולציה לדינמיקה של אינדלים, תוך כדי שלקחנו בחשבון את ההשפעה של גבולות של 'הברירה המושרית מגבולות', והשווינו את התוצאות להתפלגות אורכי מקטעי דנ"א באמצע גן המקודד לחלבון, אשר אינם מקודדים בעצמם לחלבון בבני אדם (אינטרונים). התקבלה התאמה טובה בין תוצאות הסימולציות להתפלגות האורכים שנצפית בטבע, וכך הצלחנו להסביר תופעות מעניינות בהתפלגות אורכי האינטרונים, כמו השונות הגדולה באורכי האינטרונים, וכן את צורת ההתפלגות המורכבת שאינה נראית כמו עקומת פעמון סטנדרטית", מסכם לוונטל.