13.5: Wielogatunkowe sekwencje zachowane

Sekwencje nukleotydowe, które są zachowane między wieloma różnymi gatunkami, nazywane są sekwencjami konserwatywnymi wielogatunkowymi.

Na przykład istnieją tysiące segmentów DNA między ludźmi, szczurami i myszami, które pozostały niezmienione od czasu oddzielenia się tych trzech gatunków od ich wspólnego przodka ssaków.

Podczas gdy niewielka część tych konserwatywnych sekwencji koduje RNA lub białka, większość z nich to niekodujące sekwencje DNA, zwane również konserwatywnymi sekwencjami niegenowymi lub CNG. Na przykład spośród konserwatywnych sekwencji genomu ludzkiego i mysiego tylko jedna trzecia z nich wytwarza funkcjonalny transkrypt, podczas gdy pozostałe dwie trzecie to CNG.

CNG mają długość około 50 do 200 nukleotydów i można je znaleźć w międzygenowych regionach genomu, intronach w genie lub nieulegających translacji regionach transkryptu RNA.

Niektóre z tych sekwencji są niezwykle konserwatywne w różnych liniach i dlatego nazywa się je sekwencjami ultrakonserwatywnymi. Istnieje ponad 5000 ultrakonserwatywnych sekwencji między genomami ludzi, szczurów i myszy, z których każda ma około 100 zasad długości.

Zachowanie sekwencji przez miliony lat w różnych liniach wskazuje, że sekwencje zachowane przez wiele gatunków muszą mieć kluczowe znaczenie dla przetrwania. Ponieważ jednak większość konserwatywnych sekwencji nie koduje białka, ich funkcja nadal pozostaje tajemnicą.

Spekuluje się, że takie konserwatywne sekwencje mają kilka następujących funkcji. Po pierwsze, sekwencje te mogą działać jako wzmacniacze lub tłumiki, które wiążą się z maszynerią transkrypcyjną i kontrolują poziom ekspresji genów.

Po drugie, konserwatywne sekwencje mogą zostać przepisane na długie, niekodujące RNA, które regulują dojrzewanie i stabilność pre-mRNA.

Po trzecie, sekwencje te mogą umożliwić funkcjonalną interakcję między chromosomami i pomóc w zdefiniowaniu terytoriów chromosomowych z odrębnymi wzorcami ekspresji genów w jądrze.
Rzadkie mutacje w wielogatunkowych sekwencjach zachowanych zwykle stanowią krytyczny krok w ewolucji nowych gatunków.

Na przykład genomy naczelnych obejmują wysoce konserwatywne specyficzne sekwencje w pobliżu genów rozwoju neuronalnego. Około 6 milionów lat temu te konserwatywne sekwencje ulegały zmianom nukleotydów w wyjątkowym tempie, co doprowadziło do ewolucji linii ludzkiej.

Regiony te, zwane ludzkimi regionami przyspieszonymi lub HAR, są zaangażowane w krytyczne etapy rozwoju mózgu i poprawy funkcji poznawczych.