«ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ...»
Нормативные документы
Противодействие коррупции
Поступающим
Студентам
Выпускникам
Проект 5-100
Аккредитация специалистов
18.12.2006

Разнообразие ДНК

Разнообразие ДНК придает пикантность человеческой жизни

Ученым придется пересмотреть и методы медицинской диагностики, и теорию эволюции человека

Все люди разные, и все же… на уровне ДНК мы отличаемся друг от друга намного сильнее, чем считалось ранее. Новое свидетельство генетического разнообразия человечества изменит методы диагностики наследственных заболеваний и заставит ученых пересмотреть теорию эволюции человека. Сравнение «вариаций числа копий» генома человека показало, что в ДНК каждого человека присутствует свой рисунок «вставок» и «удалений» последовательностей индивидуальных молекул.

То, что каждый из нас имеет свой собственный код ДНК, свою индивидуальную копию «Книги жизни», отдельные буквы которой отличаются от тех, что напечатаны в копиях других людей, известно давно. Новые исследования доказывают, что в «Книге жизни» каждого человека присутствуют или отсутствуют не только отдельные буквы, но и целые предложения, параграфы и даже страницы генетической информации.

Если коротко, ученые обнаружили существование особого типа индивидуальной генетической изменчивости, связанной с «вставками» или «удалениями» гигантских фрагментов ДНК, насчитывающих несколько сотен тысяч нуклеотидов. Такие изменения в структуре ДНК могут влиять на развитие болезней Альцгеймера и Паркинсона, некоторых форм дальтонизма, шизофрении и определять степень восприимчивости к ВИЧ.


Человеку передаются две группы генов, каждая из которых унаследована им от одного из родителей. Совсем недавно считалось, что коды ДНК всех людей идентичны на 99.9%. Теперь стало известно, что, по меньшей мере, 10% генов человечества имеют разные вариации копий последовательностей ДНК. Выяснилось, что люди отличаются друг от друга сильнее, чем считалось ранее, а генетическая дистанция между человеком и его ближайшим родственником обезьяной - просто огромна.

В ходе работы над проектом было изучено 2 900 генов различных людей, что составляет более 10% всех человеческих генов. В них обнаружились специфические вариации копий тех сегментов ДНК, которые раньше считались одинаковыми. Ученые пришли к выводу, что эти различия могут влиять на протеины, вырабатываемые в организме, а это, по словам профессора Джеймса Лупски из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне, «навсегда изменит методы изучения человеческой генетики».

Открытие стало возможным благодаря новой компьютерной программе, которая позволила проанализировать результаты ранее проведенного секвенирования - изучения последовательности нуклеотидов в разных ДНК. Программы старого поколения могли прочитать лишь несколько букв кода ДНК за один раз, поэтому, разбирая результаты секвентирования, ученые думали, что встречающееся иногда явное дублирование последовательностей ДНК является ошибкой.

Таким образом, многие исследователи ограничивались изучением более простого типа генетической вариабельности, то есть различий в химических единицах генома. Данный тип вариабельности называется «полиморфизмом единичных нуклеотидов» (single nucleotide polymorphisms, SNP). Считалось, что именно SNP вызывает развитие таких болезней, как гемофилия.

Новая технология позволила ученым проследить более широкие «вставки» и «удаления» фрагментов человеческого генома, которые либо отсутствуют, либо продублированы у разных людей. Выяснилось, что индивидуальные различия связаны не только с единичными нуклеотидами, но и с фрагментами ДНК, насчитывающими от единиц до нескольких тысяч отдельных нуклеотидов. Ученые назвали их «вариациями числа копий»(CNV).

Открытие огромного генетического разнообразия рода человеческого означает, что будут пересмотрены старые методы диагностики и изучения наследственных заболеваний. Результаты работы были обнародованы в четырех научных докладах, опубликованных в ноябре в журналах Nature, Nature Genetics и Genome Research.

Исследователи проанализировали ДНК 270 человек, принадлежащих к четырем этническим группам и имеющим европейские, африканские или азиатские корни. Было идентифицировано 1 447 разных вариаций числа копий ДНК, которые вместе покрывают около 12% генома человека и от шести до 19% любой отдельно взятой хромосомы.

«Каждый из нас обладает уникальными особенностями вставок и удалений целых фрагментов ДНК, однако сюрпризом стало то, насколько сильно ДНК варьируется по числу копий», - сказал доктор Мэтью Херлс, один из соавторов доклада из британского Института Сэнджера. «Вариации копий, которые исследователи видели ранее, были просто верхушкой айсберга, в то время как его основная часть оставалась скрытой», - добавил он.

Новое открытие радикально изменит способ поиска генов, «виновных» в наследственных заболеваниях. Например, восприимчивость человека к ВИЧ определяется вариациями копий гена CCL3L1, в принципе невидимые для методов диагностики SNР, которые фокусируются лишь на одной неправильной букве кода.

Вариации копий являются результатом действия в организме различных механизмов, некоторые из которых до сих пор непонятны ученым. Однако, очевидно то, что поскольку у всех нас общие африканские корни, около 89% вариаций копий совпадает у представителей разных этнических групп. 11% различий определяют как представители разных наций адаптировались к разным условиям обитания. Например, у африканских народностей были выявлены вариации копий гена CCL3L1, обозначающего восприимчивость человека к ВИЧ. По словам доктора Найджела Картера, руководителя проекта из Института Сэнджера, понимание механизмов распространения генетических вариаций среди разных народностей, не только расскажет нам о нашей предыстории, но и улучшит нашу способность определять «больные» гены, «в частности, те, что связаны с болезнями пожилого возраста».

«Многие заболевания возникают в связи с изменениями вариаций копий ДНК», - сказал Чарльз Ли, руководитель проекта из Гарвардской медицинской школы в Бостоне. Уже известно, что 285 из приблизительно трех тысяч материнских и отцовских генов, которые варьируются в копиях, являются факторами риска развития некоторых заболеваний. Например, шизофрении, воспалительной болезни кишечника, волчанки, катаракты и склероза легочной артерии. «В докладе перечислено 17 заболеваний нервной системы – включая болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера – которые могут стать результатом таких вариаций копий ДНК», - добавил он.

Интересно, что больше всего вариаций копий отмечено у генов, ответственных за работу иммунной системы, развитие и деятельность мозга, то есть за две функции, которые быстрее всего эволюционировали у людей. По контрасту, гены, задействованные в процессе деления клеток и раннем развитии человека – оба процесса критичны для фундаментальной биологии – как правило, их почти не имеют. Как пишет в журнале Nature профессор Хантингтон Уильярд из Университета Дюка в Северной Каролине, новое открытие станет «глобальным полигоном для глобального исследования, которое необходимо проводить заново: исследования о клиническом значении человеческого разнообразия».


Исходная статья: GZT.ru
Авторы:  РОДЖЕР ХАЙФИЛД