Токсичное сахарное древо: Эволюционная история ракового сахарного гена
Около двух миллионов лет назад у человека произошла генетическая мутация, отличающая его от большинства других приматов. Она защитила людей от некоторых болезней, но сделала красное мясо фактором риска для здоровья.
В ходе эволюции человека ген CMAH, отвечающий за синтез сахара Neu5Gc, стал неактивен. Этот сахар присутствует в красном мясе, некоторых видах рыбы и молочных продуктах. При употреблении в пищу животных с активным геном CMAH иммунная система человека реагирует на чужеродный сахар, что может вызывать воспаление, артрит и рак.
Исследователи из Университета Невады (Рено) под руководством доцента Дэвида Альвареса-Понсе проанализировали 322 генома животных из базы данных NCBI, чтобы найти виды с активным геном CMAH. Данные поместили в эволюционное «дерево», чтобы определить, когда в истории разных видов ген CMAH становился неактивным. Это объясняет, почему у одних видов ген есть, а у близкородственных — нет.
Лаборатория Альвареса-Понсе специализируется на изучении эволюции генов с помощью биоинформатики. У исследованных рыб концентрация Neu5Gc незначительна и не представляет медицинской угрозы, однако в икре (рыбьих яйцах) она значительно выше. Как отмечает магистрант Сатиш Пери: «Одна из самых дорогих продуктов питания содержит одно из самых высоких количеств токсичного Neu5Gc».
У птиц также отсутствует активный ген CMAH, что означает безопасность употребления курицы, индейки и гусей. Ещё один класс животных без гена CMAH — рептилии, за исключением одного вида ящериц. Наличие гена у этой ящерицы опровергает ранние предположения о его потере у общего предка рептилий и птиц.
Помимо диетологии, ген CMAH является ключевым фактором в трансплантологии. При пересадке органа от животного с геном CMAH человеку, организм реципиента может отторгнуть орган из-за присутствия сахара Neu5Gc.
«Инактивация CMAH в ходе эволюции человека могла освободить людей от ряда патогенов, — говорит Альварес-Понсе. — Например, существует тип малярии, для заражения которой требуется Neu5Gc — ей подвержены другие приматы, но не люди».
Наличие гена CMAH определяет, каких животных следует избегать в пищу (или употреблять в умеренных количествах), а также укусов каких животных стоит опасаться. Если у животного есть ген CMAH, его мясо может вызывать воспаление, артрит и рак (хотя умеренное потребление красного мяса считается допустимым). Если же гена нет, то такие животные с большей вероятностью являются носителями патогенов, которые прикрепляются к предшественнику Neu5Gc — сахару Neu5Ac — и могут поражать человека.
Это исследование станет важной основой для будущих работ в области питания, генетики и медицины. Определение того, где и когда ген «выключается», критически важно для выявления видов с токсичным сахаром Neu5Gc и оценки их потенциального использования в трансплантологии, диетологии и научных исследованиях.
Результаты исследования будут опубликованы в январском номере научного журнала Oxford University Press Genome Biology and Evolution.