Нове дослідження показує, що мутації в регуляторних областях у певних частинах послідовності ДНК можуть впливати на експресію пов’язаних з аутизмом генів в інших частинах геному. (Автор зображення: Євгеній Ковальов через Getty Images)
«Ефект метелика» може допомогти пояснити, як вмикаються пов’язані з аутизмом гени в ДНК. Нове дослідження показує, що через цей комплексний ефект хвилі мутації в генах, не пов’язаних з аутизмом, у кінцевому підсумку впливають на активність генів, пов’язаних з розладом.
Як це працює? ДНК містить генетичний матеріал, званий промоторами, які, по суті, вмикають і вимикають гени. Оскільки ДНК скручена і згорнута в тривимірну форму, ці промотори можуть контролювати гени, розташовані далеко від них у послідовності ДНК. Іншими словами, якщо ви розтягнете всі згини в ДНК, промотор і гени будуть далеко один від одного, але введення складок у молекулі зближує їх. Промотор і гени, які він контролює, утворюють регуляторну «одиницю», яка називається топологічно асоційованим доменом (TAD).
Через цей складний механізм у тих, хто не має мутацій у генах, пов’язаних з аутизмом, все одно може розвинутися розлад через мутації в іншому місці їх генома — у промоторах. Це ідея, досліджена в новому дослідженні, опублікованому в п’ятницю (26 січня) в журналі Cell Genomics.
Аутизм у значній мірі передається у спадок — за оцінками, від 40% до 80% випадків пов’язано з генами, що передаються через родину. Однак аутизм також може бути спричинений мутаціями, які спонтанно виникають у ДНК.
Такі мутації нещодавно були виявлені в «некодуючих» областях ДНК, які складають приблизно 98,5% геному. Ці ділянки включають промотори та відомі як «некодуючі», оскільки вони не містять інструкцій для побудови білків, як це роблять гени.
До цього часу було мало відомо про те, як мутації в некодуючій ДНК впливають на ймовірність наявності розладу спектру аутизму (РАС). Нове дослідження починає відповідати на це питання.
Автори дослідження проаналізували геноми понад 5000 людей з аутизмом, а також тих їхніх братів і сестер, які не мали захворювання, і діяли як група порівняння. Команда спеціально шукала наявність неспадкових мутацій. Вони використовували спеціалізовані методи для захоплення тривимірної конфігурації геному та визначення меж TAD навколо генів, пов’язаних з аутизмом.
Команда виявила прямий зв’язок між аутизмом і пов’язаними з TAD механізмами генної регуляції, зокрема TAD, які містять гени, які, як відомо, пов’язані з аутизмом.
Інколи зміна лише однієї «літери» або основи в коді ДНК пов’язувалася з більшою вірогідністю аутизму, повідомив Live Science в електронному листі старший автор дослідження доктор Ацуші Таката, дослідник із Центру дослідження мозку Рікен у Японії.
«Результати показали, що лише одна основа різниці в послідовності ДНК в області, що не кодує білок, може вплинути на експресію сусідніх генів, — сказав він, — що, у свою чергу, може змінити загальний профіль експресії генів віддалених генів у геномі, що призводить до підвищеного ризику РАС».
Таката порівняв це з фізичним явищем, відомим як «ефект метелика», за якого невелика зміна початкового стану складної системи згодом має велике значення — наприклад, метелик змахує крилами, а тижнями пізніше, за милі від нього, торнадо проноситься містом. Подібним чином, непомітна мутація в промоторі може мати великий вплив на експресію генів в інших місцях.
В окремому експерименті на стовбурових клітинах людини дослідники індукували мутації в специфічних промоторах TAD за допомогою технології редагування генів CRISPR. Вони виявили, що одна мутація, яка знижує активність промотора, може спричинити зміни в активності пов’язаного з аутизмом гена в межах одного TAD. Це допомогло підтвердити їхні попередні висновки на людях.
«Це цікава стаття, яка намагається розширити наше розуміння внеску рідкісних, de novo [неспадкових] варіацій у ризик РАС у регіонах за межами генома, що кодує білок», — сказав Live Science в електронному листі д-р Деніел Рейдер, професор молекулярної медицини в Університеті Пенсільванії, який не брав участі в дослідженні.
Висновки можуть мати потенційні терапевтичні наслідки, сказав Рейдер. Наприклад, можуть існувати способи модуляції активності специфічних промоторів, щоб кілька генів, пов’язаних з аутизмом, регулювалися одночасно, припустив він. Теоретично це може допомогти полегшити симптоми РАС, сказав він.
Тепер дослідники сподіваються виявити інші типи некодуючих мутацій, які можуть вплинути на ймовірність аутизму, сказав Такада.
Ця стаття призначена лише для інформаційних цілей і не призначена для надання медичних порад.
Ви коли-небудь замислювалися, чому одні люди легше нарощують м’язи, ніж інші, або чому веснянки з’являються на сонці? Надсилайте нам свої запитання про те, як працює людський організм на [email protected] із темою «Health Desk Q», і ви можете побачити відповідь на своє запитання на веб-сайті!
Emily CookeСоціальні посилання NavigationStaff Writer
Емілі – автор новин про здоров’я, живе в Лондоні, Велика Британія. Вона має ступінь бакалавра з біології в Даремському університеті та ступінь магістра з клінічної та терапевтичної неврології в Оксфордському університеті. Вона працювала в сфері наукових комунікацій, писала медичні статті та була репортером місцевих новин, одночасно проходячи навчання з журналістики NCTJ у News Associates. У 2018 році її назвали одним із 30 журналістів MHP Communications, за якими варто стежити молодше 30 років. ([email protected])
Sourse: www.livescience.com
