Как плодовая мушка помогает понять генетику человека
Ученые из Университета Сассекса показали, как крошечная плодовая мушка (Drosophila) может быть использована для лучшего понимания генетических процессов у людей, например, регулирующих работу сердца.
Исследование, опубликованное 22 августа 2013 года в журнале Science Express, описывает, как изучение дрозофил позволило определить генетическую функцию пептида, регулирующего кальциевый насос (SERCA) в сердечной мышце мухи.
Этот конкретный пептид кодируется очень короткой последовательностью ДНК, известной как малая открытая рамка считывания (smORF).
Команда показала, что один и тот же smORF, состоящий из последовательности всего из 28 аминокислот и уже известный как регулятор сокращения мышц человеческого сердца, сохранялся более 500 миллионов лет у многих видов животных — что ранее не было показано.
Профессор Хуан Коузо, руководивший исследованием, заявляет: «Наша работа показывает, что smORF могут быть очень древними и могут сохраняться в геномах в течение долгого времени. Следовательно, эти smORF должны иметь очень важные функции, такие как регулирование сердечных сокращений. Мы не можем продолжать игнорировать smORF — вместо этого мы должны систематически изучать их функции».
Это открытие значимо, поскольку оно предлагает плодовую мушку в качестве удобной модели для изучения миллионов крошечных smORF, упускаемых из виду в генетических исследованиях из-за огромных технических сложностей в их обнаружении.
smORF — это предполагаемые генные последовательности, которые в 10–100 раз меньше обычных известных нам генов — обычно менее 100 аминокислот в цепи, а в некоторых известных случаях всего 11. smORF может в итоге использоваться для создания пептида, а может быть просто «мусорной» ДНК — различить эти две возможности непросто.
Геном животного обычно содержит десятки тысяч «нормальных» генов, но также и сотни тысяч smORF длиной менее 100 аминокислот. Из-за огромного объема вычислительной работы, необходимой для предсказания, какие из этих smORF превращаются в пептиды, а какие нет, преобладающей стратегией было их просто игнорировать.
Лабораторные методы для обнаружения белков и пептидов, производимых генами, менее успешны применительно к таким малым генам, как smORF.
Дрозофилы предоставляют альтернативный способ изучения smORF, так как они быстро размножаются в больших количествах (за 10 дней), что позволяет проводить генетические эксперименты гораздо быстрее.
Профессор Коузо поясняет: «Ген smORF у человека, сарколипин, известен уже некоторое время, и его клиническая значимость хорошо изучена. Наше исследование предлагает мушку в качестве модельной системы для изучения сарколипина и связанных с SERCA сердечных заболеваний с помощью генетических техник, неприменимых к людям. Например, мушка теперь может быть использована другими исследователями, чтобы выяснить, какие другие гены могут усугублять или облегчать связанные с SERCA аритмии».
Команда планирует расширить свои исследования smORF от мух к позвоночным — у них уже есть достаточно продвинутые данные по другому smORF, который, по-видимому, также консервативен у мух и людей.