Mithilfe einer innovativen Methode zur Verfolgung der Evolutionsgeschichte viraler DNA haben Forscher der McGill University und der Kyoto University bisher vernachlässigte Sequenzen in genomischen Annotationen entdeckt.
"Wenn wir klar bestimmen können, welche Teile unseres Genoms spezifisch für den Menschen oder Primaten sind und welche von Viren stammen, kommen wir dem Verständnis dessen, was unsere Menschlichkeit ausmacht, und dem Einfluss der DNA auf unseren Gesundheitszustand und das Auftreten von Krankheiten einen Schritt näher", erklärt Guillaume Bourque, einer der Hauptautoren der Studie und Professor an der Abteilung für Humangenetik der McGill University.
Etwa 8 % des menschlichen Genoms stammen von Viren, die unsere Vorfahren vor Millionen von Jahren infiziert haben. Während diese Sequenzen einst als nutzlos galten, weiß man heute, dass einige von ihnen an der Aktivierung und Deaktivierung von Genen beteiligt sind.
Die neue Studie, die präzise Sequenzen mit regulatorischem Potenzial aufdeckt, fügt sich in die wachsende Zahl von Beweisen ein, dass diese lange vernachlässigten Sequenzen eine wichtige Rolle spielen könnten und daher genauer untersucht werden sollten.
Eine neue Methode zur Entschlüsselung viraler DNA
Bei der Sequenzierung des menschlichen Genoms vor 25 Jahren haben Forscher zwar virale DNA entdeckt, aber es fehlten die notwendigen Werkzeuge für eine detaillierte Untersuchung. Das Team hat das Genom daher mit modernen Techniken erneut untersucht und festgestellt, dass viele Annotationen veraltet oder falsch waren.
Die Wissenschaftler entwickelten eine neue Methode, um virale Sequenzen nach ihrer Evolutionsgeschichte zu gruppieren, anstatt nur nach ihrer Ähnlichkeit. Durch die Verfolgung der Evolution der Sequenzen im Laufe der Zeit beobachteten sie Muster, die darauf hindeuten, welche Sequenzen die Aktivierung und Deaktivierung von Genen beeinflussen könnten.
So entdeckte das Team in einer Familie viraler DNA namens "MER11" nicht drei Untertypen, wie bisher angenommen, sondern vier. Einer dieser Untertypen, MER11_G4, der besonders aktiv in menschlichen Stammzellen ist, wies ein bestimmtes DNA-Motiv auf, das nur beim Menschen und Schimpansen vorhanden ist. Diese Gruppe könnte laut dem Forschungsteam eine Rolle bei der Aktivierung und Deaktivierung von Genen spielen.
"Die derzeitige Annotation viraler DNA im Genom sollte nicht als endgültig betrachtet werden. Es ist an der Zeit, sie zu überprüfen und zu verfeinern", erklärt Guillaume Bourque.
Ein besseres Verständnis des Genoms, fügt er hinzu, könnte Wissenschaftlern helfen, genetische Mutationen zu verstehen, die mit Krebs und seltenen Krankheiten in Verbindung stehen.