Все новости

Ученые создали крупнейший каталог замен, влияющих на активность генов человека в ДНК

Особенно ценными эти данные могут оказаться для медицинских генетиков

ТАСС, 12 мая. Российские ученые создали крупнейший каталог нуклеотидных замен, которые определяют активность генов человека. Благодаря ему можно бдует лучше понять механизмы различных генетических заболеваний. Результаты работы опубликовал научный журнал Nature Communications, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда.

"Особенно ценными эти данные могут оказаться для медицинских генетиков, которым важно понимать функциональную роль вариантов, расположенных в регуляторных областях генов. Наша карта будет полезна и вычислительным биологам для построения и проверки новых моделей взаимодействия факторов транскрипции и ДНК на основе машинного обучения", – рассказал один из авторов работы, старший научный сотрудник Института белка РАН Иван Кулаковский.

Все белки организма закодированы в определенных участках ДНК - генах. Как уже существующие в популяции геномные варианты, так и произошедшие всего поколение назад мутации могут приводить к изменению последовательности белка, его структуры и функции. В некоторых случаях это может вызвать развитие и усугубление различных заболеваний, включая аутоиммунные, а также повышение риска развития рака, воспалительных осложнений при диабете, туберкулезе и прочих болезнях.

Считывание информации, а по факту синтез рибонуклеиновой кислоты (РНК) на основе ДНК, называется транскрипцией. На основе рибонуклеиновой копии будут синтезироваться белки, определяющие признаки клетки и, в конечном счете, организма. Если это происходит не в то время и не в том месте или не происходит тогда, когда необходимо, возникают патологии.

С развитием экспериментальных и компьютерных методов ученым стало понятно, что здесь большую роль играют не только гены, но и так называемые некодирующие последовательности. К ним относятся особые "регуляторные" участки ДНК - специфичные посадочные площадки для управляющих транскрипцией белков, называемых факторами транскрипции. Замена всего одного нуклеотида ("буквы") приводит к появлению нового варианта с другими "посадочными" свойствами, значит, изменяется и активность чтения подконтрольного гена.

При этом, как отмечают исследователи, несмотря на то, что регуляция транскрипции изучается уже более 50 лет, сегодня доступна только верхушка айсберга: известна лишь небольшая часть регуляторных вариантов, которые влияют на посадку конкретных факторов транскрипции в определенных типах клеток.

Каталог из сотни тысяч геномных вариантов

Исследователи из Института белка РАН, Института общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН и Московского физико-технического института в новой работе провели масштабный вычислительный анализ опубликованных экспериментов по картированию взаимодействий регуляторных белков и ДНК. С помощью продвинутого статистического подхода им удалось единым образом проанализировать результаты нескольких тысяч экспериментов для разнообразных типов клеток.

Полученная в результате исследования карта содержит сотни тысяч событий так называемого аллель-специфичного связывания, когда разница в один нуклеотид в конкретном участке пары хромосом (аллельный вариант) приводит к тому, что регуляторный белок предпочтительно связывается с одной хромосомой из пары.

"Сопоставление с данными о генетике различных заболеваний показало: те варианты, которые приводят к потере связывания регуляторного белка (или, наоборот, к связыванию того, который раньше в этом месте не садился), гораздо чаще оказываются вовлеченными в развитие болезни", - выяснили авторы работы.