Posljednji neandertalac je umro prije 40.000 godina, ali veliki dio njihovog genoma živi, u komadićima, kroz moderne ljude. Uticaj genetskog doprinosa neandertalaca bio je neizvjestan: da li ovi isječci utiču na funkciju našeg genoma ili su samo tihi putnici koji putuju? U Cell 23. februara, istraživači izvještavaju o dokazima da sekvence neandertalske DNK i dalje utiču na to kako se geni uključuju ili isključuju kod modernih ljudi. Efekti neandertalskih gena na ekspresiju gena vjerovatno doprinose osobinama kao što su visina i podložnost šizofreniji ili lupusu, otkrili su istraživači.
"Čak i 50.000 godina nakon posljednjeg parenja čovjeka i neandertalca, još uvijek možemo vidjeti mjerljive utjecaje na ekspresiju gena", kaže genetičar i koautor studije Joshua Akey sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Washington. "A te varijacije u ekspresiji gena doprinose ljudskim fenotipskim varijacijama i podložnosti bolesti."
Prethodne studije su otkrile korelacije između neandertalskih gena i osobina kao što su metabolizam masti, depresija i rizik od lupusa. Međutim, pokazalo se teškim otkriti mehanizam koji stoji iza korelacija. DNK se može izdvojiti iz fosila i sekvencirati, ali RNK ne može. Bez ovog izvora informacija, naučnici ne mogu biti sigurni da li su neandertalski geni funkcionisali drugačije od njihovih savremenih ljudskih kolega. Oni, međutim, mogu tražiti ekspresiju gena kod modernih ljudi koji posjeduju neandertalsko porijeklo.
U ovoj studiji, istraživači su analizirali RNA sekvence u skupu podataka pod nazivom Genotype-Tissue Expression (GTEx) projekat, tražeći ljude koji su nosili i neandertalske i moderne ljudske verzije bilo kojeg gena - po jednu verziju od svakog roditelja. Za svaki takav gen, istraživači su zatim uporedili ekspresiju dva alela u 52 različita tkiva.
"Utvrdili smo da za oko 25% svih onih lokacija koje smo testirali možemo otkriti razliku u ekspresiji između alela neandertalca i alela modernog čovjeka," kaže prvi autor studije, postdoktorski istraživač UW Rajiv McCoy.
Izraženost neandertalskih alela je bila posebno niska u mozgu i testisima, što sugerira da su ta tkiva možda doživjela bržu evoluciju otkako smo se odvojili od neandertalaca prije otprilike 700 000 godina. "Možemo zaključiti da možda najveće razlike u regulaciji gena postoje u mozgu i testisima između modernih ljudi i neandertalaca", kaže Akey.
Jedan primjer otkriven ovom studijom je neandertalski alel gena zvanog ADAMTSL3 koji smanjuje rizik od šizofrenije, a istovremeno utiče na visinu. „Prethodni rad drugih je već sugerirao da ovaj alel utiče na alternativno spajanje. Naši rezultati podržavaju ovaj molekularni model, a istovremeno otkrivaju da je uzročna mutacija naslijeđena od neandertalaca , kaže McCoy. Alternativno spajanje se odnosi na proces u kojem se mRNA modificiraju prije nego što napuste jezgro ćelije. Kada je prisutna neandertalska mutacija, stanica mašinerija uklanja segment mRNA koji je izražen u modernoj ljudskoj verziji. Ćelija na kraju stvara modifikovani protein zbog jedne mutacije neandertalskog pretka.
Veza između tog modificiranog proteina, visine i šizofrenije još uvijek zahtijeva više istraživanja, ali to je primjer kako male razlike između modernih ljudi i neandertalaca mogu doprinijeti varijacijama u ljudima.
"Hibridizacija između modernih ljudi i neandertalaca povećala je genomsku kompleksnost", objašnjava Akey. "Hibridizacija nije bila samo nešto što se dogodilo prije 50.000 godina o čemu više ne moramo da brinemo. Ti mali komadići, naši neandertalski relikti, utiču na ekspresiju gena na sveobuhvatan i važan način."
Sljedeći koraci mogu uključivati istraživanje da li Denisovci - još jedna vrsta hominina koja se ukrštala sa modernim ljudima - doprinose ekspresiji gena, kao i širu primjenu metode usporedne analize ekspresije. Za ovu studiju, McCoy i njegove kolege morali su da razviju novi statistički pristup kako bi pregledali ogromnu količinu RNK podataka, ali ista tehnika bi se mogla koristiti za upoređivanje razlika u ekspresiji gena između modernih ljudskih alela.
