Работа Центра Хаббарда ООН, Университета Индианы и других помогает лучше понять генетику болезней человека
Дрожжи, модельный организм, на который в значительной степени полагаются при изучении основных биологических процессов, связанных со здоровьем человека, мутируют по совершенно иному образцу, чем другие модельные организмы, – открытие, которое приближает исследователей к пониманию роли эволюционной генетики в человеческих заболеваниях и раке. Исследование, проведенное учеными из Университета Нью-Гэмпшира, Университета Индианы, Гарвардского университета и Университета штата Юта, опубликовано в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) Online Early Edition на этой неделе (16–20 июня 2008 г.).
"В биологии мутация – это абсолютно фундаментальный процесс, необходимый для эволюции, но также источник всех генетических заболеваний," говорит Келли Томас, адъюнкт-профессор биохимии и директор Центра исследований генома Хаббарда в Университете Нью-Гэмпшира. "Несмотря на его важность, мы все еще мало знаем об основных процессах мутации." Рак вызывается мутациями, как и наследственные заболевания, такие как болезнь Хантингтона и синдром ломкой Х-хромосомы, наиболее распространенная наследственная форма умственной отсталости.
"Если мы узнаем больше о паттернах мутаций, мы сможем лучше понять происхождение этих болезней и, возможно, предотвратить их," говорит Томас.
Исследователи задали фундаментальный вопрос: "Какова базовая частота и спектр мутаций у дрожжей?" Они обнаружили, что, как и ранее изученные мутации у нематоды Caenorhabditis elegans, дрожжи Saccharomyces cerevisiae имели очень высокий уровень мутаций от поколения к поколению.
Однако его паттерны мутаций оказались уникальными. Хотя C. elegans мутации были в значительной степени результатом вставки или удаления пар оснований ДНК, паттерны мутаций дрожжей характеризовались заменой одной пары оснований на другую. "Это было действительно удивительно, что мы не обнаружили, что добавление или вычитание в дрожжах," говорит Томас. Он добавляет, что последствия вставки и удаления пар оснований могут быть гораздо более драматичными, чем замена одной пары оснований на другую.
Сравнение частот и спектров мутаций этих двух модельных организмов позволяет сделать предположения исследователей о мутации, имеющей отношение к здоровью человека. "Мы были удивлены, что нет единого спектра мутаций," говорит Томас. "Однако это интересно, потому что, если мы сможем описать паттерны мутаций, возможно, мы сможем понять, почему некоторые организмы, в том числе люди, подвержены определенным мутациям, а другие – нет."
Подход, использованный в этом исследовании, позволяет дрожжам накапливать мутации практически при отсутствии естественного отбора. Поступая таким образом, клетки с мутациями, которые в противном случае могли бы быть потеряны из-за того, что их клетки переросли другие, могут продолжать выживать и анализироваться на предмет их мутаций. С помощью этого исследования Томас и его коллеги преодолевают серьезное ограничение в изучении мутаций, используя технологию секвенирования нового поколения, которая позволяет им секвенировать весь геном каждого штамма дрожжей и идентифицировать редкие произошедшие мутационные события. Таким образом, дрожжи накапливают мутации, которые в противном случае могли бы сделать их "плохие дрожжи" – выживают слабые – и ищите их во всем геноме из 10 миллионов пар оснований.
"Пиво, которое вы делаете с этими дрожжами, ужасно," Томас шутит.
Источник: Университет Нью-Гэмпшира