Новый каталог генетических вариаций человека: что скрывают наши гены?

Спустя 22 года после завершения проекта "Геном человека" учёные сделали качественный скачок: они представили самый полный на сегодня каталог генетических вариаций человека. Его основа — данные от 1084 человек со всего мира, секвенированные с помощью новейших технологий.

"Мусорная" ДНК оказалась не такой уж и мусорной

В ходе работы исследователи сосредоточились на структурных вариантах — крупных изменениях в геноме, когда участки ДНК могут быть удалены, добавлены, перевёрнуты или перемещены. Такие зоны долгое время оставались в тени — в буквальном смысле: их просто не удавалось точно прочитать.

"Около 20 лет назад мы считали это "мусорной ДНК. Сейчас всё больше данных говорят, что это далеко не так".- вспоминает исследователь Ян Корбель из EMBL.

Новый взгляд на "прыгающие" гены

Более половины новых вариаций были найдены в повторяющихся участках — особенно в транспозонах, или "прыгающих" генах.

Они могут перемещаться по геному, нарушая работу других генов и даже провоцируя мутации, включая онкологические.

"Мы обнаружили, что транспозоны способны "захватывать” регуляторные участки и усиливать собственную активность", — рассказал соавтор исследования Бернардо Родригес-Мартин.

Эти гены способны использовать длинные некодирующие РНК для создания собственных копий.

"Для нас это был совершенно неожиданный механизм", — признался Корбель.

Почти 100% точности

Вторая часть работы охватила всего 65 геномов, но позволила проанализировать их почти полностью — до 99% последовательности, включая сложнейшие участки вроде центромер.

"Это может показаться небольшой разницей, но на самом деле это прорыв", — пояснил Корбель.

В центре хромосом находятся центромеры, к которым крепятся нити при делении клеток. Удивительно, но почти у 7% из них оказалось по два потенциальных участка для крепления.

"Это может влиять на стабильность хромосом. Пока это гипотеза, но теперь мы можем её проверить", — отметил он.

Исследования также расширили наш каталог транспозонов — было зафиксировано более 12 900 таких элементов. Они не только вызывают мутации, но и могут влиять на то, как включаются или выключаются гены. Всё это делает их ключевыми фигурантами в изучении болезней.

И что дальше?

Теперь учёные смогут сравнивать новые данные с клиническими показателями здоровья, чтобы установить связи между вариациями и болезнями.

"Некоторые исследования уже невозможно представить без этих методов", — подчёркивает Корбель.

Но на этом работа не заканчивается. Нужно подключать больше этнически разнообразных образцов и развивать технологии.

"Собрать полную хромосому с учётом центромер было просто невозможно всего несколько лет назад. Сегодня — возможно", — говорит иследователь Чарльз Ли из Лаборатории геномной медицины Джексона.

Уточнения

Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов.

Транспозоны (англ. transposable element, transposon) — участки ДНК организмов, способные к передвижению (транспозиции) и размножению в пределах генома. Транспозоны также известны под названием «прыгающие гены» и являются примерами мобильных генетических элементов.