Ученый из США Людмил Александров нашел связь генома и раковых мутаций

Ассоциация калифорнийских ученых из Университета в Сан-Диего обнаружили связь между топографией человеческого генома и наличием мутаций в нем рака.

Они выяснили, что определенные области генома (совокупности наследственного материала) действуют как точки накопления мутаций.

Эти результаты проливают свет на то, как трехмерная архитектура человеческого генома может играть роль в развитии различных форм рака.

Человеческий геном часто визуализируется как символическая ДНК-двойная спираль, состоящая из длинных последовательностей букв A, C, G и T.

Однако геном — это гораздо больше. Подобно Земле со своим разнообразным ландшафтом, геном представляет огромную базу, состоящую из различных структур, форм и особенностей. Например, геном содержит участки, где ДНК плотно скручивается, а также участки, где она скручивается менее плотно. Некоторые участки образуют петли.

Геном также обладает различными особенностями, такими как репликационное время (процесс создания двух дочерних молекул ДНК на основе родительской молекулы ДНК).

Команда американского ученого, болгарина Людмила Александрова провела всестороннее исследование того, как эта геномная топография влияет на место возникновения мутаций при раке в человеческом геноме. Как различные местности на Земле способствуют формированию отдельных экосистем, определенные особенности в геноме, кажется, предоставляют среду для специфических мутаций.

"При изучении генома рака мы обычно предполагаем, что мутации накапливаются случайным образом по всему геному. Однако это не так, поскольку разные части генома имеют разные характеристики", — сказал Александров.

"С нашим топографическим анализом мы показываем, что определенные мутации при раке предпочтительно накапливаются в определенных регионах генома", — сказал заместитель Александрова Бурчак Отлу.

Исследователи изучили все известные топографические особенности генома и искали связи с определенными образцами мутаций, известными как мутационные сигнатуры, по всему человеческому раку. Всего они проанализировали влияние 516 особенностей на мутационные сигнатуры в 5120 опухолях, секвенированных на всем геноме, из 40 типов рака.

Одним из ключевых результатов этого исследования является то, что несколько мутационных сигнатур, связанных с употреблением алкоголя, накапливаются в регионах генома, которые копируются рано во время деления клеток. Эта связь была обнаружена специфически в трех типах рака: пищевода, головы и шеи, а также печени.

Это открытие неожиданно, отмечают исследователи, потому что мутации, как правило, возникают в регионах, которые копируются на более поздних стадиях деления клеток, так как здесь ошибки происходят чаще. Репликация ДНК в начальной стадии деления клеток более точная, что обеспечивает большую защиту рано-реплицируемых сегментов генома от мутаций.

Однако исследователи обнаружили, что обратное происходит, когда речь идет о мутационных сигнатурах, связанных с употреблением алкоголя.

"Эти результаты важны, потому что многие важные гены находятся в рано-реплицируемых регионах генома", — сказал Александров.

"Наши исследования показывают, что некоторые мутагенные процессы не следуют обычным правилам, поэтому они потенциально могут воздействовать на ключевые гены и пути, которые обычно защищены."

Команда собрала результаты этого исследования в виде онлайн-ресурса. Исследователи могут использовать его, чтобы найти связи между топографическими особенностями и мутационными сигнатурами, и наоборот. Это также показывает, какие типы рака проявляют эти связи.

"Такой ресурс будет бесценным для будущих исследований, направленных на понимание роли топографических особенностей в развитии, эволюции и лечении рака", — сказал Отлу.