Исследователи из EMBL Heidelberg обнаружили, что инверсии в геноме человека встречаются чаще, чем считалось ранее, что влияет на наше понимание некоторых генетических заболеваний.
Наша ДНК действует как план клеточного механизма, который позволяет клеткам, органам и целым организмам функционировать. Мутации в ДНК могут привести к генетическим заболеваниям. Такая генетическая изменчивость может включать точечные мутации в одном сайте, а также делеции, дупликации и инверсии.
Термин «инверсия» описывает фрагмент ДНК, меняющий свою ориентацию в геноме. Инверсии плохо изучены, потому что их труднее анализировать, чем другие типы мутаций. Ученые из EMBL Heidelberg в сотрудничестве с учеными из Вашингтонского университета, США, и Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе, Германия, показали, что инверсии являются одним из наиболее распространенных мутационных процессов у людей.
Исследователи выяснили, как образуются инверсии, и подробно изучили набор из 40 инверсий, которые периодически образуются в геноме, где последовательность ДНК переворачивается вперед и назад. Эти «перекидные» инверсии обычно лежат в областях, связанных с развитием определенных заболеваний человека, называемых геномными нарушениями.
«Мы обнаружили, что инверсии образуются гораздо быстрее, чем считалось ранее. У людей по крайней мере 0,6% генома постоянно меняет направление, что делает инверсию одним из самых быстрых мутационных процессов у людей», — сказал Ян Корбель, старший научный сотрудник EMBL и глава отдела обработки данных. «На этих участках геном нестабилен — направление кода ДНК продолжает переключаться туда-сюда».
Многие важные человеческие гены лежат в этих нестабильных областях. Для ученых это означает, что они должны учитывать это переворачивающееся поведение геномных регионов, когда изучают такие аспекты, как дистанционная регуляция генов или эпигенетика.
Инверсии также имеют значение для развития заболеваний человека, таких как задержка развития у детей или нервно-психические расстройства у взрослых. «Несмотря на их важность, эти регионы было очень трудно изучать раньше из-за их сложности. Чтобы показать, что эти инверсии действительно перескакивают туда-сюда, потребовался новый набор вычислительных методов», — сказал Тобиас Маршалл, директор Института медицинской биометрии и биоинформатики Дюссельдорфского университета имени Генриха Гейне. «Теперь мы можем предоставить генетикам людей новый инструмент для понимания происхождения болезней у их пациентов».
Эван Эйхлер, руководитель группы в Вашингтонском университете, сказал: «Мы впервые показали, что инверсии могут быть связаны с редкими геномными перестройками, обнаруживаемыми при детском аутизме, задержке развития и эпилепсии. Теперь вопрос, почему? Мы предполагаем, что определенные конфигурации на флангах инверсий либо предрасполагают, либо защищают особей и их потомство от перестроек, связанных с болезнью. Это может иметь практическое применение в клинике, где его можно использовать для выявления семей, подверженных риску развития этих расстройств».
