Критические гены для понимания болезней человека и разработки лекарств

В ходе эволюции происходило дублирование генетических элементов, что приводило к появлению генов с разными функциями. Такие гены называются паралогами. Они способны формировать и развивать новые функции, схожие в отношении клеточной сигнализации. Это также означает, что в геноме существует множество дублированных генов, которые могут быть избыточными или менее значимыми для ключевых сигнальных путей.

Ученые из Великобритании и Венгрии под руководством Института Эрлхэма (EI) определили, какие белки критически важны для ряда биологических функций, включая клеточную коммуникацию.

Команда обнаружила 75 так называемых критических групп паралогов (CPGs), содержащих белки, тесно связанные эволюционным родством. Один или два члена в этих группах могут иметь решающее значение для конкретной функции, а их изменения (мутации) могут вызывать рак или другие наследственные заболевания.

Систематическое обнаружение этих белков выявляет их незаменимую роль в сигнальных путях клеток человека, а также показывает, как в будущем можно направленно выбирать мишени для лекарств и находить биомаркеры для диагностики заболеваний.

Ведущий автор Тамаш Корчмарош, сотрудник EI и Института исследований пищевых продуктов, заявил: "Наши клетки должны уметь обнаруживать и реагировать на множество различных фрагментов генетической информации, поступающих как из внутренних, так и из внешних источников. Однако не все белки в клетке одинаково важны.

В постгеномную эру мы уже знаем, что существуют ключевые группы белков, ответственных за обнаружение, передачу и коммуникацию посредством перекрестных взаимодействий между различными клеточными путями. Ранее было сложно определить, какие белки в какой группе более критичны для общей функции клетки и более значимы в развитии таких заболеваний, как рак, диабет или нейродегенеративные расстройства.

Разработанный нами рабочий процесс в области вычислительной биологии, подтвержденный известными примерами, предоставляет легко применимый метод для анализа конкретных заболеваний. Эта концепция также поможет нам понять фундаментальные биологические вопросы сравнительной геномики о том, как дупликация в ходе эволюции привела к появлению более сложных органов (таких как мозг) и организмов."

Первый автор Дежё Модош, научный сотрудник Кембриджского университета, добавил: "Наше исследование показывает важность схожих белков (паралогов) в сигнальных сетях. Учет специфичности паралогов при разработке лекарств необходим, поскольку различные паралог-специфичные сигнальные пути могут приводить к совершенно разным результатам, таким как гибель клеток или пролиферация."