'Спасательные мутации', подавляющие вредные изменения ДНК, могут пролить свет на происхождение генетических расстройств

Ученые из Института Сэнгера, Лозаннского университета и их коллеги обнаружили новые данные о способности ДНК преодолевать вредные генетические изменения. Команда выяснила, что 26% вредных мутаций подавлялись естественными генетическими вариантами по крайней мере в одном штамме диких дрожжей. В каждом детально изученном случае одна «спасательная мутация» была ответственна за нейтрализацию другой мутации, угрожавшей выживанию организма.

Исследование, опубликованное 27 мая 2021 года в Molecular Systems Biology, дает важную информацию о том, как варианты ДНК могут подавлять нежелательные генетические изменения. Если это подтвердится у людей, данный биологический феномен может играть важную роль при генетических заболеваниях, таких как рак или редкие нарушения развития, и объяснять, почему у одних пациентов болезнь протекает тяжелее, чем у других.

Мутации — это изменения «букв» ДНК, составляющих генетический код многоклеточных организмов. Они могут быть результатом ошибок при репликации ДНК во время деления клетки или влияния факторов окружающей среды, таких как ультрафиолетовое излучение. Большинство мутаций не оказывают значимого влияния на функции клетки, но некоторые могут быть вредными и приводить к генетическим заболеваниям, таким как рак. Другие мутации могут быть полезными и способствовать генетическому разнообразию вида в процессе естественной эволюции.

Последствия естественной генетической вариативности огромны из-за шести миллиардов «букв» ДНК в геноме человека. Поэтому точное влияние мутаций на функцию генов и клеток до конца не изучено. Мутации, вредные для одного индивида, могут не оказывать негативного эффекта на другого. В некоторых случаях это происходит потому, что здоровые или устойчивые индивиды несут дополнительные мутации, называемые супрессорами, которые противодействуют вредным изменениям ДНК.

В этом исследовании ученые из Университета Торонто проанализировали 1106 температурно-чувствительных аллелей из 580 жизненно важных генов в 10 штаммах диких дрожжей, чтобы проверить, позволит ли естественная генетическая вариация дрожжам расти при воздействии неблагоприятно высокой температуры.

Они обнаружили, что 26% из 580 жизненно важных генов могли быть «обойдены» естественными вариантами по крайней мере в одном штамме диких дрожжей. Затем колонии дрожжей, продолжившие рост, были секвенированы в Институте Сэнгера для поиска конкретных мутаций, которые могли бы подавлять температурно-чувствительный аллель.

«Доля вредных мутаций в жизненно важных генах, которые могли быть подавлены, оказалась неожиданной, и поскольку мы проанализировали лишь небольшую долю штаммов диких дрожжей, процент мутаций, подавляемых естественными вариантами, вероятно, намного выше. Частота супрессии предполагает, что она может вносить важный вклад и в других контекстах — включая, потенциально, болезни человека», — говорит профессор Йоланда ван Лёвен, старший автор статьи из Лозаннского университета.