Исследование картографирует "горячие точки" генетической рекомбинации

Ученые из Национальных институтов здоровья (NIH) и Университета наук о здоровье Единых сил (USU) составили высокодетальную карту "горячих точек" генетической рекомбинации на хромосомах мыши — участков, где ДНК разрывается и воссоединяется, перемешивая гены. Работа, опубликованная 3 апреля в Nature, может улучшить поиск генов, связанных с болезнями, и помочь понять причины генетических аномалий.

Генетическая рекомбинация происходит в "горячих точках" в клетках-предшественниках сперматозоидов и яйцеклеток. Эти перестройки обеспечивают уникальность генетической информации в каждой половой клетке. Изучая предшественников мышиных сперматозоидов на ранних стадиях рекомбинации, ученые создали первую в своем роде точную карту рекомбинационных "горячих точек" у многоклеточного организма.

С помощью этой карты исследователи также надеются определить, где, как и почему могут возникать аномалии в числе хромосом. Такие аномалии (например, лишняя копия 21-й хромосомы, ведущая к синдрому Дауна) — основная известная причина выкидышей, врожденных дефектов и умственной отсталости в США.

• Новый уровень детализации: Р. Даниэль Камерини-Отеро (NIH) сравнил новую карту с переходом от вида на городской квартал к возможности рассмотреть каждое здание в нем.
• Цель исследования: "Мы хотели выяснить, как рекомбинация варьируется в геноме", — сказал Камерини-Отеро. "Эти "горячие точки" — отправная точка процесса, который обеспечивает уникальность каждого человека".
• Перспективы: Галина Петухова (USU) отметила, что теперь можно проводить исследования на всем геноме мыши, что расширит знания о таких сложных организмах, как человек. "Ошибочная рекомбинация может привести к бесплодию или врожденным дефектам".

Методология: Ведущие авторы Фатима Смагулова (USU) и Иван В. Грегоретти (NIH) использовали передовые технологии секвенирования ДНК и вычислительные мощности, чтобы сделать "снимок" всех отдельных фрагментов ДНК, участвующих в рекомбинации в живых клетках в конкретный момент. Этот "снимок" позволил построить карту участков с повышенным потенциалом к разрыву и новому соединению.

Мыши были выбраны для исследования, так как позволили создать популяцию с идентичным генетическим фоном. В результате был составлен каталог из около 10 000 "горячих точек", напоминающий детальную карту мест возникновения геномного разнообразия и потенциальных сбоев.

Следующим шагом ученые планируют применить полученные знания для дальнейшего изучения хромосомных аномалий, генетической рекомбинации, стабильности генома и эволюции.