Ужасяващо откритие: ДНК мутира по-често отпреди

Изследователи от EMBL Heidelberg са открили, че инверсиите в човешкия геном са по-чести, отколкото се смяташе досега, което засяга нашето разбиране за определени генетични заболявания.

Нашата ДНК служи като план за клетъчния механизъм, който позволява на клетките, органите и дори цели организми да функционират. Въпреки това, мутациите в нашата ДНК могат да причинят генетични заболявания. Примери за такива ДНК мутации са точкови мутации на едно място, както и делеции, дублирания и инверсии.

Инверсията се отнася до част от ДНК, която обръща ориентацията си в генома. Тъй като инверсиите са по-трудни за анализ от другите форми на мутация, те са слабо разбрани. Учени от EMBL Heidelberg, работещи с колеги от Вашингтонския университет в САЩ и университета Хайнрих Хайне Дюселдорф в Германия, установиха, че инверсиите са един от най-често срещаните мутационни процеси при хората.

Изследователите са разбрали как се образуват инверсии и са изследвали в детайли набор от 40 инверсии, които периодично се образуват в генома, където ДНК последователността се обръща напред-назад. Тези „обърнати“ инверсии обикновено се намират в области, свързани с развитието на определени човешки заболявания, наречени геномни нарушения.

„Открихме, че инверсиите се образуват много по-бързо, отколкото се смяташе преди. При хората поне 0,6% от генома непрекъснато променя посоката си, което прави инверсията един от най-бързите мутационни процеси при хората“, каза Ян Корбел, старши научен сътрудник в EMBL и ръководител на отдела за обработка на данни. „В тези региони геномът е нестабилен – посоката на ДНК кода продължава да се превключва напред-назад.“

Тези нестабилни региони са дом на много важни човешки гени. Научните изследвания в областта на генната регулация или епигенетиката на дълги разстояния вече трябва да отчитат това преобръщащо поведение на геномните региони.

Инверсиите също са важни за развитието на човешки заболявания като изоставане в развитието при деца или невропсихични разстройства при възрастни.

„Въпреки важността им, тези региони бяха много трудни за изучаване преди поради тяхната сложност. За да се покаже, че тези инверсии наистина скачат напред-назад, е необходим нов набор от изчислителни методи“, каза Тобиас Маршал, директор на Института за медицинска биометрия и биоинформатика в университета Хайнрих Хайне в Дюселдорф. „Сега можем да предоставим на човешките генетици нов инструмент за разбиране на произхода на болестите при пациентите им.

Евън Айхлър, ръководител на екип във Вашингтонския университет, каза: „Ние показахме за първи път, че инверсиите могат да бъдат свързани с редки геномни пренареждания, открити при детски аутизъм, забавяне на развитието и епилепсия. Сега въпросът е защо? Предполагаме, че определени конфигурации на фланговете на инверсии или предразполагат, или защитават индивидите и тяхното потомство от свързани с болестта пренареждания. Това може да има практически последици в клиниката, където може да се използва за идентифициране на семейства, изложени на риск от развитие на тези разстройства.

Петър Димитров

––––––––––––––––––––––

Източник: Horrifying Discovery: Scientists Find That DNA Mutations Are More Common Than Previously Thought

Справка: Reference: “Recurrent inversion polymorphisms in humans associate with genetic instability and genomic disorders” by David Porubsky, Wolfram Höps, Hufsah Ashraf, PingHsun Hsieh, Bernardo Rodriguez-Martin, Feyza Yilmaz, Jana Ebler, Pille Hallast, Flavia Angela Maria Maggiolini, William T. Harvey, Barbara Henning, Peter A. Audano, David S. Gordon, Peter Ebert, Patrick Hasenfeld, Eva Benito, Qihui Zhu, Human Genome Structural Variation Consortium (HGSVC), Charles Lee, Francesca Antonacci, Matthias Steinrücken, Christine R. Beck, Ashley D. Sanders, Tobias Marschall, Evan E. Eichler and Jan O. Korbel, 6 May 2022, Cell.
DOI: 10.1016/j.cell.2022.04.017