Ученые составили карту "центров управления" генома мыши

Международная команда исследователей, проанализировав и сравнив "центры управления" в протяженных участках ДНК, окружающих гены, объяснила, почему исследования на мышах не всегда воспроизводятся на людях. Их работа, опубликованная 19 ноября в журнале Nature, также проливает свет на функцию регуляторных областей ДНК, часто ответственных за распространенные хронические заболевания человека.

"Большинство различий между мышами и людьми связано с регуляцией активности генов, а не с самими генами", — говорит Майкл Бир, доктор философии, член исследовательской группы. Поскольку мыши — важная модель для изучения биологии человека, необходимо понимать эти различия.

Гены эффективны только благодаря своим "центрам управления". Без них белок не может производиться в нужное время, в нужном месте и в нужном количестве. Именно поэтому становится ясно, что большинство человеческих расстройств, от диабета до болезни Паркинсона, на самом деле проистекают из нарушенной регуляции генов.

Хотя почти все человеческие гены имеют четко связанный ген у мышей, кодирующие белок гены составляют лишь 1.5% любого из геномов. Причины неудач в переносе результатов с мышей на людей, вероятно, лежат за пределами генов — в регуляторных областях, которые составляют большую часть генома, но менее "консервативны" (схожи) у мышей и людей.

Команда проанализировала 124 типа клеток и тканей мыши, включая мозг, сердце, кровь, почки, печень и кожу. Консорциум создал более 1000 наборов данных, представляющих области ДНК, где гены были активны, где ДНК была открыта и доступна, где специфические белки связывались с ДНК и где происходила репликация ДНК.

Анализ показал, что в то время как мышиные гены, участвующие в основных внутриклеточных процессах (например, производстве белка), имеют паттерны активности, очень похожие на человеческие, профили активности генов, участвующих в процессах на поверхности клеток, сильно различаются. Это имеет широкие последствия для исследований клеточной коммуникации, иммунитета, сердечно-сосудистых заболеваний и других расстройств на мышиных моделях.

"Эволюция тщательно сохранила регуляторные последовательности для самых фундаментальных клеточных процессов, но позволила остальным меняться по мере необходимости каждого организма", — отмечает Бир.

Удивительно, но сравнение всех паттернов генной активности у мышей и людей показало, что любые две ткани у мыши более похожи друг на друга, чем на ту же ткань у человека. Например, паттерны генов в мозге мыши больше похожи на паттерны в кишечнике мыши, чем на паттерны в человеческом мозге.

Это означает, что в ходе эволюции множество генетических изменений произошло на уровне организма или системы, независимо от конкретных тканей. Однако когда команда смогла математически "скрыть" эти глобальные изменения, паттерны активности генов для соответствующих тканей у мыши и человека снова оказались схожи.

Набор данных по мыши, использованный в отчете в Nature, находится в открытом доступе с 2012 года и регулярно обновляется.