Чому етикетки харчових продуктів із написом «здорова їжа» вводять в оману навіть кмітливих покупців
Стаття
Нове дослідження показало, що походження та спосіб життя батьків можуть впливати на швидкість і тип нових генетичних змін, які відбуваються у їхніх дітей.
Опубліковані в Nature Communications, дослідники з Інституту Велкома Сенгера Кембриджського університету та їхні колеги проаналізували дані послідовностей цілого геному 10 000 «тріо» батьків і дітей. Вони вивчали вплив походження, загальних генетичних варіантів і факторів навколишнього середовища на швидкість і типи мутацій de novo (DNM) – генетичних змін, які відбуваються в яйцеклітині або сперматозоїді і передаються потомству.
Дослідження проливає світло на фактори, які впливають на швидкість і закономірності нових генетичних варіацій у людей. Результати також будуть використані в майбутніх дослідженнях в області популяційної та медичної генетики, в яких моделі швидкості мутацій є важливими параметрами.
Статеві клітини – яйцеклітини і сперматозоїди – підтримують цілісність генетичної інформації, яка передається дітям. Хоча більшість нових змін, що відбуваються в ДНК, як правило, нешкідливі або помірно шкідливі, невелика частина може призвести до серйозних генетичних захворювань. В результаті швидкість мутацій в статевих клітинах підтримується на виключно низькому рівні, щоб знизити ризик передачі шкідливих змін.
Хоча вченим відомо, що збільшення віку батьків, особливо батьківського, пов'язане з великою кількістю генетичних змін у статевих клітинах, цей фактор пояснює лише певну частку варіації частоти мутацій. Крім ефектів хіміотерапії та рідкісних варіантів генів, що беруть участь у відновленні ДНК, мало що відомо про інші фактори, які впливають на частоту ДНМ.
У новому дослідженні вчені прагнули вивчити вплив походження, поширених генетичних варіантів і куріння на частоту і закономірності ДНМ, які зустрічаються у дітей. Вони провели найбільше на сьогоднішній день дослідження DNM, проаналізувавши близько 10 000 повних геномів «тріо» батьків і дітей — двох батьків і їх дитини — в рамках проекту «100 000 геномів».
Порівнюючи ДНК кожної дитини з ДНК її батьків, вчені змогли виявити нові генетичні варіанти, які виникли в яйцеклітині або сперматозоїді і передавалися дитині, але яких не було в геномах батьків. Такий підхід дозволив команді створити каталог з майже 690 000 ДНК.
Дослідження показало, що різні групи предків мають невеликі відмінності в кількості нових генетичних мутацій, що передаються дітям — наприклад, в європейських, американських і південноазіатських групах в середньому реєструвалося близько 64 нових DNM на покоління, в порівнянні з приблизно 67 в африканських групах. Однак вік батьків, особливо вік батька, має набагато більший вплив. Кожен рік віку батька додає близько 1,5 мутації, тоді як кожен рік віку матері додає близько 0,4. Таким чином, різниця між батьками з африканським та іншим генетичним походженням приблизно така ж, як якби батько був старше на два роки.
Дослідники припускають, що відмінності можуть бути пов'язані з впливом навколишнього середовища та/або генетичними факторами, які відрізняються між популяціями. Цікаво, що вони не знайшли доказів того, що загальні генетичні варіації впливають на показники DNM у людей європейського походження, хоча це не виключає, що середні генетичні відмінності між групами предків сприяють відмінностям у показниках DNM.
Дослідження також виявило зв'язок між курінням батьків і більш високими показниками ДНМ у дітей. Дослідники виявили, що діти батьків, які задокументували свою історію куріння в медичній картці, показали невелике, але статистично значуще збільшення ДНМ в порівнянні з дітьми некурящих. Аналіз свідчить про збільшення числа мутацій в середньому приблизно на 2%. Ефект дуже малий — еквівалент менше одного додаткового DNM на одного з батьків, які курять протягом свого репродуктивного життя — подібно до ефекту, коли батько на рік старший на момент зачаття.
Дослідники зазначають, що ще занадто рано говорити про те, чи є куріння батьків безпосередньою причиною цих нових мутацій, оскільки воно може бути просто пов'язане з іншими мутагенами. Однак це дослідження є значним кроком вперед у вивченні того, як генетичне походження та спосіб життя батьків корелюють зі швидкістю нових генетичних змін.
Ці результати можуть мати наслідки для майбутніх генетичних досліджень історії та динаміки популяцій, а також для досліджень, спрямованих на виявлення генів, що беруть участь у рідкісних розладах за допомогою ДНМ. В даний час ці дослідження свідчать про однакову швидкість і характер зміни ДНК для всіх предкових груп. Цілком можливо, що коригування поточних моделей з урахуванням цих нових висновків може зробити їх більш потужними або допомогти уточнити висновки.
Доктор Ейлвін Скаллі, співавтор з Кембриджського університету, сказав: «Сам масштаб проекту «100 000 геномів» надав чудову можливість вивчити ефекти та наслідки, які пояснюють швидкість і закономірності зміни ДНК. Висновок полягає в тому, що частота мутацій de novo в основному визначається віком батьків, але походження та фактори навколишнього середовища, такі як куріння, можуть мати незначний вплив».
Доктор Рахелех Рахбарі, співавтор і керівник групи в Інституті Wellcome Sanger, сказала: «Хоча еволюція зробила все можливе, щоб розробити механізми захисту ДНК, яку ми передаємо нашим нащадкам, наше дослідження показало, що вона не повністю захищена від певних впливів. Майбутні дослідження з більшими наборами даних і з більш детальними даними про вплив на навколишнє середовище можуть виявити додаткові важливі фактори, які впливають на варіації швидкості мутацій de novo».
Доктор Хіларі Мартін, співавтор і керівник групи в Інституті Wellcome Sanger, сказала: «Нові генетичні зміни, які відбуваються в яйцеклітинах або сперматозоїдах, призводять до генетичної різноманітності в популяції, роблячи кожного з нас унікальним, але вони також можуть викликати рідкісні генетичні розлади. У нашому дослідженні ми вперше змогли побачити, що походження людини і навіть спосіб життя її сім'ї, такий як куріння, пов'язані з кількістю нових змін ДНК, які відбуваються в її геномі. Ці ефекти невеликі, але ці результати, тим не менш, розширюють наше розуміння факторів, пов'язаних з цим фундаментальним біологічним процесом».
