Рекомбинации ДНК широко распространены в геномах человека и связаны как с развитием, так и с болезнями

Учёные из RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (Япония) обнаружили, что рекомбинации специфических повторяющихся геномных последовательностей, встречающихся миллионы раз в геноме каждой нашей клетки, широко распространены как в норме, так и при заболеваниях. Понимание механизмов этих рекомбинаций, затрагивающих ДНК-последовательности, когда-то считавшиеся «мусорными», может быть ключом к пониманию развития клеток и их патологий.

Ранее считалось, что все клетки тела содержат идентичный генетический код. Однако современные методы секвенирования ДНК показали, что мутации накапливаются в геномах отдельных клеток с самых ранних стадий развития. Масштабы этого явления и его вклад в болезни были плохо изучены.

В работе, опубликованной в Cell, авторы исследовали повторяющиеся последовательности Alu и L1 и разработали метод для их изучения. Известно, что они рекомбинируют друг с другом, порождая мутации, часто встречающиеся при раке и других генетических нарушениях.

Ключевые открытия:

• Анализ ДНК здоровых доноров выявил миллионы мутаций, вызванных рекомбинацией этих повторяющихся последовательностей.
• Разные ткани в организме характеризуются разными сигнатурами рекомбинации.
• Дифференцировка человеческих стволовых клеток в нейрональные клетки сопровождается особыми изменениями в рекомбинации повторяющихся последовательностей. Это указывает, что данный тип мутаций ДНК может быть физиологическим явлением, участвующим в развитии человека.
• В образцах от людей с болезнями Альцгеймера и Паркинсона обнаружены специфичные для каждой болезни сигнатуры рекомбинации. Это говорит о вовлечённости таких геномных перестроек в патологию мозга.

Цитаты исследователей:

• Джованни Паскарелла: «Мы показали, что рекомбинация повторяющихся элементов в геноме человека — широко распространённое явление, которое вносит вклад в сложную совокупность геномных вариантов, составляющих наши геномы».
• Пьеро Карниччи: «Мы предполагаем, что случайные рекомбинации Alu и L1 в соматических клетках могут изредка подготавливать геном отдельных клеток в уязвимых участках и вести к переходу от здорового к патологическому состоянию. Однако сейчас сложно определить, являются ли рекомбинации при болезни истинной причиной или же следствием болезненного состояния. Для понимания этого важного вопроса необходимы дальнейшие исследования».