Почему этикетки на продуктах питания с надписью «здоровая пища» вводят в заблуждение даже опытных покупателей
Статья
Новое исследование показало, что происхождение и образ жизни родителей могут влиять на скорость и тип новых генетических изменений, возникающих у их детей.
Опубликовано в Nature Communications , исследователи из Wellcome Sanger Institute, Кембриджского университета и их коллеги проанализировали данные последовательности всего генома 10 000 родительско-детских «трио». Они изучили влияние происхождения, общих генетических вариантов и факторов окружающей среды на скорость и типы мутаций de novo (DNM) — генетических изменений, которые возникают в яйцеклетке или сперме и передаются потомству.
Исследование проливает свет на факторы, которые влияют на скорость и закономерности новых генетических вариаций у людей. Результаты также будут использованы в будущих исследованиях в области популяционной и медицинской генетики, в которых модели скорости мутаций являются важными параметрами.
Зародышевые клетки — яйцеклетки и сперма — поддерживают целостность генетической информации, которая передается детям. Хотя большинство новых изменений, происходящих в ДНК, как правило, безвредны или умеренно вредны, небольшая часть может привести к серьезным генетическим заболеваниям. В результате частота мутаций в зародышевых клетках поддерживается на исключительно низком уровне, чтобы снизить риск передачи вредных изменений.
Хотя ученые знают, что увеличение родительского возраста, особенно отцовского, связано с большим количеством генетических изменений в половых клетках, этот фактор объясняет лишь определенную долю вариаций в частоте мутаций. Помимо эффектов химиотерапии и редких вариантов генов, участвующих в восстановлении ДНК, мало что известно о других факторах, влияющих на частоту DNM.
В новом исследовании ученые попытались изучить влияние происхождения, распространенных генетических вариантов и курения на показатели и закономерности DNM, возникающих у детей. Они провели крупнейшее на сегодняшний день исследование DNM, проанализировав около 10 000 полных геномов родительско-детских «трио» — двух родителей и их ребенка — из проекта 100 000 геномов.
Сравнивая ДНК каждого ребенка с ДНК их родителей, ученые смогли идентифицировать новые генетические варианты, которые возникли в яйцеклетке или сперме и были переданы ребенку, но которые не присутствовали в геномах родителей. Этот подход позволил команде создать каталог из почти 690 000 ДНК.
Исследование показало, что разные группы предков имеют небольшие различия в количестве новых генетических мутаций, переданных детям — например, в среднем было около 64 новых DNM на поколение в европейских, американских и южноазиатских группах по сравнению с примерно 67 в африканских группах. Однако возраст родителей, особенно возраст отца, оказывает гораздо большее влияние. Каждый год возраста отца добавляет около 1,5 мутаций, тогда как каждый год возраста матери добавляет около 0,4. Таким образом, разница между родителями с африканским и другим генетическим происхождением примерно такая же, как если бы отец был на два года старше.
Исследователи предполагают, что различия могут быть вызваны влиянием окружающей среды и/или генетическими факторами, которые различаются между популяциями. Интересно, что они не нашли никаких доказательств того, что общая генетическая вариация влияет на показатели DNM у людей европейского происхождения, хотя это не исключает того, что средние генетические различия между группами предков способствуют различиям в показателях DNM.
Исследование также выявило связь между курением родителей и более высокими показателями DNM у детей. Ученые обнаружили, что дети родителей, которые задокументировали историю курения в своих медицинских картах, показали небольшое, но статистически значимое увеличение числа DNM по сравнению с детьми некурящих. Анализ предполагает в среднем примерно 2%-ное увеличение числа мутаций. Эффект очень мал — эквивалент менее чем одного дополнительного DNM на одного курящего родителя в течение их репродуктивной жизни, аналогично эффекту того, что отец был на год старше на момент зачатия.
Исследователи отмечают, что пока еще слишком рано говорить о том, является ли курение родителей прямой причиной этих новых мутаций , поскольку оно может быть просто связано с другими мутагенами. Однако это исследование является значительным шагом вперед в изучении того, как генетическая родословная и образ жизни родителей коррелируют с темпами новых генетических изменений.
Эти результаты могут оказать влияние на будущие генетические исследования истории и динамики популяций, а также на исследования, направленные на выявление генов, вовлеченных в редкие расстройства с использованием DNM. В настоящее время эти исследования предполагают одинаковую скорость и характер изменений ДНК для всех групп предков. Возможно, что корректировки текущих моделей с учетом этих новых результатов могут сделать их более мощными или помочь уточнить выводы.
Доктор Эйлвин Скалли, соавтор Кембриджского университета, сказал: «Огромный масштаб проекта «100 000 геномов» предоставил прекрасную возможность изучить эффекты и воздействия, которые объясняют темпы и закономерности изменений ДНК. Вывод заключается в том, что темпы мутаций de novo в основном определяются возрастом родителей, но происхождение и факторы окружающей среды, такие как курение, могут оказывать небольшое влияние».
Доктор Рахелех Рахбари, соавтор и руководитель группы в Институте Уэллкома Сэнгера, сказала: «Хотя эволюция сделала все возможное для разработки механизмов защиты ДНК, которую мы передаем нашим потомкам, наше исследование показало, что она не полностью защищена от определенных воздействий. Будущие исследования с более крупными наборами данных и с более подробными данными о воздействии окружающей среды могут выявить дополнительные важные факторы, которые влияют на вариации в скорости мутаций de novo ».
Доктор Хилари Мартин, соавтор и руководитель группы в Институте Уэллкома Сэнгера, сказала: «Новые генетические изменения, возникающие в яйцеклетках или сперматозоидах, приводят к генетическому разнообразию в популяции, делая каждого из нас уникальным, но они также могут вызывать редкие генетические нарушения. В нашем исследовании мы впервые смогли увидеть, что происхождение человека и даже выбор образа жизни его семьи, такой как курение, связаны с количеством новых изменений ДНК, которые возникают в его геноме. Эти эффекты невелики, но, тем не менее, эти результаты расширяют наше понимание факторов, связанных с этим фундаментальным биологическим процессом».
