Российские ученые представили крупнейший каталог нуклеотидных замен, определяющих активность генов человека, что позволит лучше понять механизмы различных генетических заболеваний. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications, сообщила пресс-служба Российского научного фонда. 

"Особенно ценными эти данные могут оказаться для медицинских генетиков, которым важно понимать функциональную роль вариантов, расположенных в регуляторных областях генов. Наша карта будет полезна и вычислительным биологам для построения и проверки новых моделей взаимодействия факторов транскрипции и ДНК на основе машинного обучения", - сказал старший научный сотрудник Института белка РАН Иван Кулаковский, слова которого приводятся в сообщении.

Все белки организма, как напоминают авторы работы, закодированы в определенных участках ДНК - генах. Как уже существующие в популяции геномные варианты, так и произошедшие всего поколение назад мутации могут приводить к изменению последовательности белка, его структуры и функции. В некоторых случаях это может вызвать развитие и усугубление различных заболеваний, включая аутоиммунные, а также повышение риска развития рака, воспалительных осложнений при диабете, туберкулезе и прочих болезнях.

Считывание информации, а по факту синтез рибонуклеиновой кислоты (РНК) на основе ДНК, называется транскрипцией. На основе рибонуклеиновой копии будут синтезироваться белки, определяющие признаки клетки и, в конечном счете, организма. Если это происходит не в то время и не в том месте или не происходит тогда, когда необходимо, возникают патологии.
С развитием экспериментальных и компьютерных методов ученым стало понятно, что здесь большую роль играют не только гены, но и так называемые некодирующие последовательности. К ним относятся особые "регуляторные" участки ДНК - специфичные посадочные площадки для управляющих транскрипцией белков, называемых факторами транскрипции. Замена всего одного нуклеотида ("буквы") приводит к появлению нового варианта с другими "посадочными" свойствами, значит, изменяется и активность чтения подконтрольного гена.

При этом, как отмечают исследователи, несмотря на то, что регуляция транскрипции изучается уже более 50 лет, сегодня доступна только верхушка айсберга: известна лишь небольшая часть регуляторных вариантов, которые влияют на посадку конкретных факторов транскрипции в определенных типах клеток.

Каталог из сотни тысяч геномных вариантов

Исследователи из Института белка РАН, Института общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН и Московского физико-технического института в новой работе провели масштабный вычислительный анализ опубликованных экспериментов по картированию взаимодействий регуляторных белков и ДНК. С помощью продвинутого статистического подхода им удалось единым образом проанализировать результаты нескольких тысяч экспериментов для разнообразных типов клеток.

Полученная в результате исследования карта содержит сотни тысяч событий так называемого аллель-специфичного связывания, когда разница в один нуклеотид в конкретном участке пары хромосом (аллельный вариант) приводит к тому, что регуляторный белок предпочтительно связывается с одной хромосомой из пары.

"Сопоставление с данными о генетике различных заболеваний показало: те варианты, которые приводят к потере связывания регуляторного белка (или, наоборот, к связыванию того, который раньше в этом месте не садился), гораздо чаще оказываются вовлеченными в развитие болезни", - выяснили авторы работы.


Похожие новости

  • 18/06/2020

    «Биоинформатика — это не просто "поставьте компьютер и считайте"»

    ​Кандидат биологических наук, сотрудник факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М. В. Ломоносова и Института биоорганической химии РАН Артур Залевский в интервью Indicator.Ru рассказал о «синусоидах» в карьере биолога, о проклятии «тыжбиоинформатика» и о невзятых рубежах научпопа в России.
    2795
  • 05/04/2017

    Байкальские водоросли вошли в крупнейшую коллекцию живых водорослей и в банк геномной ДНК

    ​Ученые из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН совместно с коллегами из США создали одну из крупнейших коллекций разнообразных культур живых водорослей и банк геномной ДНК, содержащий более двух тысяч образцов, которые могут использоваться для поиска организмов, необходимых в биотехнологии и создании биотоплива.
    4128
  • 20/09/2018

    Российские климатологи оценили температурный предел «безаварийного» потепления

    ​По модельным расчетам ученых Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН повышения среднегодовой глобальной температуры всего на 1,6 градуса достаточно для общего таяния антарктического ледового щита.
    1312
  • 16/05/2018

    Российские биохимики нашли новые ферменты с необычной активностью

    ​Российские ученые охарактеризовали новые ферменты-трансаминазы, которые могут работать как в типичных для своего семейства реакциях, так и в нехарактерных для него. Результаты работы будут полезны в фундаментальном аспекте для поиска и предсказания свойств ферментов по их аминокислотной последовательности и для использования в биотехнологических процессах.
    1915
  • 03/06/2021

    Алмазные наноиглы для квантовых устройств и детекторов станут доступнее

    Российские ученые совместно с финскими коллегами усовершенствовали метод получения алмазных игл, что делает их более доступными для различных применений, включая квантово-оптические сенсоры. Новый способ использует синтез алмаза из смеси водорода и метана при активации газовой среды методом «горячей нити».
    723
  • 08/02/2021

    Объявлены имена лауреатов премии президента РФ для молодых учёных

    Лауреатов премии президента РФ в области науки и инноваций для молодых ученых за 2020 год объявил помощник президента РФ Андрей Фурсенко на пресс-конференции в ТАСС.  Нанокристаллы и выявление подделок Так, одна из премий присуждена заведующему лабораторией Федерального научно-исследовательского центра "Кристаллография и фотоника" РАН Евгению Хайдукову за разработку передовых технологий на платформе антистоксовых нанокристаллов.
    529
  • 26/10/2018

    Что могут сделать в человеческом организме стволовые клетки?

    ​Ученые продолжают опыт японских коллег по превращению обычных клеток в стволовые. Но предупреждают: работу надо оградить от любителей сенсаций. Что могут сделать в человеческом организме стволовые клетки? 10-15 лет назад на этот вопрос отвечали с восторгом: они заменяют умершие клетки и дарят молодость.
    1423
  • 08/02/2021

    В России завершены доклинические испытания лекарства от COVID-19 на основе антител

    Российские ученые завершили доклинические испытания и готовятся начать эксперименты в рамках ограниченных клинических испытаний препаратов от коронавирусной инфекции на основе антител, нейтрализующих вирус.
    330
  • 21/01/2021

    Бабочка Ахматова, или Почему алтайские энтомологи стали называть насекомых именами писателей

    Каждые два года энтомолог, доктор биологических наук, профессор Алтайского госуниверситета Роман Яковлев информирует о новых открытиях. В совместной с научно-образовательным центром «Алтай» рубрике «Беседы с учеными» Роман Викторович рассказал о новых видах бабочек, строении их генеративной системы, о любимом писателе Джеральде Даррелле.
    434
  • 17/05/2019

    Ученые РФ и США научились менять 3D-геном для подавления генов, вызывающих опухоли

    ​Международная группа ученых нашла способ изменить пространственную организацию генома (3D-геном) для подавления образующих рак генов. Научная работа открывает новые возможности в создании лекарств для лечения онкологических заболеваний посредством изменения работы генов, пресс-служба Российского научного фонда, грантами которого на разных этапах было поддержано исследование.
    1917