Точная передача генетической информации от одного поколения к другому имеет основополагающее значение для жизни.
Большую часть времени этот процесс разворачивается с поразительной точностью, но когда он идет наперекосяк, могут возникать мутации - некоторые из них полезны, некоторые несущественны, а некоторые вызывают сбои и болезни.
Тем не менее, где и как именно у людей возникают наследственные генетические мутации, остается в значительной степени неизвестным.
Теперь новое межведомственное исследование под руководством исследователей из Гарвардской медицинской школы и Бригама и Женской больницы выявило девять процессов, во время которых возникает большинство генетических мутаций человека.
Работа, опубликованная 12 августа в журнале Science, основана на анализе 400 миллионов редких вариантов ДНК человека и представляет собой одну из наиболее полных вычислительных усилий по изучению наследственных геномных вариаций.
«Генетические мутации - редкая, но неизбежная и, действительно, важная часть развития и размножения человеческого вида - они создают генетическое разнообразие, подпитывают эволюцию и иногда вызывают генетические заболевания», - сказал ведущий исследователь Шамиль Сюняев., профессор биомедицинской информатики в Институте Блаватника в HMS и профессор медицины в Brigham and Women's.
«Используя возможности вычислений и большие данные, мы проанализировали геномные вариации и определили набор биологических процессов, ответственных за подавляющее большинство наследственных мутаций человека», - добавил Сюняев, который руководил работой с ведущими авторами Владимиром Сеплярским. научный сотрудник HMS по медицине в Brigham and Women's и Руслан Солдатов, преподаватель биомедицинской информатики в HMS.
Основные выводы
Исследование выявило новые механизмы подпитки мутаций, а также некоторые уже известные. Один механизм был связан с неточным копированием ДНК, другой был связан с химическим повреждением ДНК. Анализ также выявил механизм, участвующий в регуляции генов человека, как частую причину мутаций. Этот механизм особенно активен во время раннего эмбрионального развития, и большинство мутаций, вызванных этим механизмом, происходит в этот период. В одном удивительном открытии исследователи определили механизм запуска мутаций, который не был связан с копированием ДНК и клеточным делением - процессами, которые склонны к сбоям, вызывающим мутации. Этот ранее неожиданный механизм приводит к мутациям в яйцеклетках, хранящихся в яичниках.
Актуальность и последствия
В настоящее время исследователи работают над включением некоторых результатов в модель скорости мутаций человека в геноме, чтобы помочь предсказать вероятность того, что конкретная мутация произойдет в определенном месте генома. Цель состоит в том, чтобы помочь в анализе мутаций болезней и в открытии генов, вызывающих редкие заболевания. Модель также может помочь выделить гены, имеющие ключевое значение для здоровья и выживания человека.