02.09.2025
avatud teadus
Lisateave
Maido Remm
PhD (molekulaarbioloogia)
molekulaar- ja rakubioloogia instituut
bioinformaatika õppetool
õppetooli juhataja, bioinformaatika professor
+372 737 5001
+372 524 7725 (5001)
Riia 23b/2-525

Kateryna Makova rääkis külalisseminaril mitte-kanoonilistest inimgenoomi piirkondadest

3D-kujutis DNA struktuurist sinisel taustal.
Autor: digitale.de, Unsplash

Teisipäeval, 2. septembril kell 10.15 toimus Riia 23 ruumis 218 külalisseminar teemal „Mitte-kanoonilise struktuuriga piirkonnad inimeste ja inimahvide genoomides“. Oma teadustöö tulemusi tutvustas Pennsylvania Osariigi (USA) Ülikooli Meditsiinilise Genoomika Keskuse direktor professor Kateryna Makova.

Umbes 10 protsenti inimese genoomist võib moodustada mittekanoonilisi DNA struktuure (non-B DNA), mis mõjutavad rakulisi protsesse ja on seotud mutatsioonide tekkega. Seni on nende täpne roll jäänud teadmata peamiselt seetõttu, et senistes referents-genoomides on paljud piirkonnad jäänud järjestamata.

Inimese ja primaatide täielikult sekveneeritud genoomide (T2T genoomide) analüüs näitab, et mitte-kanoonilised DNA struktuurid paiknevad eriti tihti kordusjärjestustes, kromosoomide lühikestes õlgades ja tsentromeerides. Katsetega kinnitati, et mõned sellised struktuurid (näiteks G4-quadrupleksid ja Z-DNA) soodustavad üheahelalise DNA teket ja on sageli seotud hüpometüleeritud regulaatorpiirkondadega.

Tuvastasime nii evolutsiooniliselt konserveerunud G4 struktuuride piirkondi kui ka liigi-spetsiifilisi G4 piirkondi. On lootust, et mitte-kanoonilise DNA piirkondade põhjalikum uurimine erinevates liikides võimaldab avastada uudseid genoomi regulatsiooni mehhanisme.

Loe lisaks

In addition to the classical DNA right-handed helix (B DNA), 10% of the human genome can fold into non-canonical structures (non-B DNA). They regulate key cellular processes and serve as mutational hotspots, yet their precise detection and evolution have remained elusive due to incomplete genome sequences. Here, we analyze non-B DNA in the recently deciphered telomere-to-telomere (T2T) genomes of humans and great apes.

First, we computationally predict motifs capable of forming non-B DNA. These motifs are enriched at the genomic regions added to T2T assemblies, including repetitive sequences, short arms of acrocentric chromosomes (where they may influence satellite dynamics), and centromeres (where they may contribute to centromere function).

Second, we experimentally validate non-B DNA structure formation using Permanganate/S1 footprinting with Direct Adapter Ligation and sequencing (PDAL-seq). We show that clusters of different non-B DNA motifs–particularly direct repeats, G-quadruplexes (G4s), and Z-DNA–drive single-stranded DNA formation. PDAL-seq signal is enriched at promoters, enhancers, and 5’ UTRs, supporting a regulatory role for non-B DNA.

Third, we investigate the evolution of G4s, identifying thousands of conserved and species-specific pG4s. The conserved pG4s are hypomethylated and linked to regulatory regions, while species-specific pG4s may contribute to adaptation and genome expansion. Thus, non-B DNA is unevenly distributed across ape genomes and might have novel functions in previously inaccessible genomic regions.