Как гены, вызывающие болезни, мешают адаптации и своему удалению

Учёные выявили новое негативное влияние генов, вызывающих наследственные заболевания. Их исследование, опубликованное в eLife, показывает, что эти гены препятствуют адаптации (эволюции полезных генов) в окружающих их участках генома. Это позволяет им дольше сохраняться в человеческих популяциях, предотвращая собственное удаление в ходе селективных sweeps («генетических очисток»).

Результаты дают новое представление об эволюционных процессах последних 50 000 лет, которые позволили некоторым болезнетворным генам сохраниться, несмотря на их вредный эффект.

«Передовое секвенирование генома позволяет учёным больше узнавать об эволюции болезней и полезных признаков у людей. Однако лишь ограниченное число исследований генов болезней фокусируется на эволюционных процессах последних 50 000 лет», — объясняет первый автор Чэньлу Ди. Чтобы восполнить этот пробел, Ди и коллеги сравнили скорость недавней генетической адаптации у генов, связанных с болезнями, и «обычных» генов в 26 различных популяциях мира из проекта 1000 Genomes.

В анализ включили только наследственные болезни, вызываемые мутациями в одном гене (менделевские болезни). Исследователи выясняли, подвергались ли гены, вызывающие менделевские болезни, более сильному или слабому позитивному отбору, чем остальные гены.

Ключевые выводы:

• Рецессивные менделевские болезнетворные гены с гораздо меньшей вероятностью «вычищались» из популяции.
• Процесс генетической интерференции, по-видимому, мешал адаптации в этих участках генома. «Рецессивные варианты генов, вызывающие болезни, которые препятствуют адаптации, могут избегать генетических sweeps, которые в норме стёрли бы их из популяции», — поясняет Ди.
• Обнаружены региональные различия. В африканских популяциях наблюдался более выраженный дефицит sweeps у генов болезней по сравнению с остальным геномом. В популяциях Восточной Азии и Европы этот дефицит был слабее. Авторы связывают это с серьёзными «бутылочными горлышками» популяции, через которые прошли мигрировавшие из Африки группы. Даже небольшое число мигрантов могло привести к потере многих рецессивных вариантов генов, имевших низкую частоту.

«Мы также видим более чёткий дефицит sweeps у генов болезней в африканских популяциях, потому что у них в целом более выраженные сигналы sweeps по всему геному. Это даёт лучший контраст, чтобы отличить гены болезней от остального генома», — говорит старший автор Дэвид Энард.

Энард отмечает, что необходимы дополнительные исследования для подтверждения этих результатов и исключения влияния возможных смещений в данных (например, многие менделевские болезни в исследовании были идентифицированы в Европе). «Наша работа улучшает предыдущие исследования... но предстоит ещё много работы, чтобы лучше понять недавнюю генетическую адаптацию у людей», — заключает он.