29 мая 2021 года

Новое понимание способности ДНК преодолевать вредные генетические изменения было обнаружено учеными из Института Велком Сэнгера, Университета Лозанны и их сотрудниками. Команда обнаружила, что 26% вредных мутаций подавлялись встречающимися в природе вариантами по крайней мере в одном штамме диких дрожжей. В каждом детально рассмотренном случае единственная «спасательная мутация» была ответственна за отмену другой мутации, которая могла бы угрожать выживанию организма.

Исследование, опубликованное сегодня (27 мая 2021 г.) в Molecular Systems Biology предоставляет важную информацию о том, как варианты ДНК могут подавлять нежелательные генетические изменения. В случае подтверждения у людей этот биологический феномен может сыграть важную роль в генетических заболеваниях, таких как рак или редкие нарушения развития, и объяснить, почему одни пациенты страдают более тяжелыми заболеваниями, чем другие.

Мутации – это изменения букв ДНК, которые образуют генетический код многоклеточных организмов. Они могут быть результатом ошибок, возникающих при репликации ДНК во время деления клеток, или влиянием воздействия окружающей среды, например ультрафиолетового света. Хотя большинство мутаций не окажут существенного влияния на функционирование клеток, некоторые из них могут быть вредными и приводить к генетическим заболеваниям, таким как рак. Другие мутации могут быть полезными и способствовать генетическому разнообразию вида в результате естественного процесса эволюции.

С шестью миллиардами букв ДНК в геноме человека последствия естественной генетической изменчивости огромны. В результате точное влияние мутаций на функцию генов и клеток до конца не изучено. Мутации, вредные для одного человека, могут не иметь отрицательного воздействия на другого. В некоторых случаях это происходит потому, что здоровые или устойчивые люди несут дополнительные мутации, называемые супрессорами, которые противодействуют вредным изменениям ДНК.

В этом исследовании исследователи из Университета Торонто проверили 1106 термочувствительных аллелей из 580 основных генов в 10 штаммах диких дрожжей, чтобы увидеть, позволяют ли естественные генетические вариации расти дрожжам при воздействии неблагоприятно высокой температуры.

Они обнаружили, что 26 процентов из 580 основных генов могут быть обойдены естественными вариантами по крайней мере в одном штамме диких дрожжей. Колонии дрожжей, которые продолжали расти, были затем секвенированы в Институте Велкома Сэнгера для поиска специфических мутаций, которые могут подавлять чувствительный к температуре аллель.

Профессор Йоланда ван Леувен, старший автор статьи из Лозаннского университета, сказала: «Доля вредных мутаций в основных генах, которые можно было подавить, была неожиданной, поскольку мы взяли только небольшую часть штаммов диких дрожжей. процент мутаций, которые могут быть подавлены естественными вариантами, вероятно, будет намного выше. Частота подавления предполагает, что оно может внести важный вклад и в других контекстах, в том числе, потенциально, в отношении болезней человека »

Исследователи из Лозаннского университета подробно изучили 10 случаев подавления, чтобы лучше понять эффект подавления и то, как он защищает клетки. К их удивлению, в каждом случае одна мутация отвечала за подавление чувствительного к температуре аллеля и позволяла клеткам жить и воспроизводиться.

В биологии объяснения имеют тенденцию быть сложными, поэтому редко можно найти единственный «дымящийся пистолет». Мы могли ожидать, что несколько генов объединятся, чтобы преодолеть серьезный генетический дефект, такой как термочувствительный аллель, поэтому то, что это результат единственной мутации, очень удивительно »

Доктор Леопольд Партс, старший автор статьи, Институт Велком Сэнгер

В Институте Сэнгера уже ведется работа по проведению аналогичного исследования на клетках человека, чтобы увидеть, насколько эти результаты актуальны для генома человека, с использованием коммерчески доступных линий клеток человека от здоровых доноров. Если тот же самый биологический феномен имеет место, он может предоставить ценную информацию о том, как возникают генетические заболевания и могут ли «спасательные мутации» однажды помочь клиницистам в лечении этих заболеваний.