«ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ» ВАШЕГО ГЕНОМА, «ВАЛЬСИРУЮЩИЕ» и «МУСОРНЫЕ» ДНК, а также УЧЕНЫЕ, КОТОРЫЕ ВСЕ ЕЩЕ РАБОТАЮТ и УДИВЛЯЮТСЯ.

О новостях и секретах ДНК человека.

Генетики заново пересчитали человеческие гены и были крайне удивлены

Заявление о том, что человеческий геном расшифрован прозвучало достаточно давно, при этом точное количество генов не было известно. Кропотливые умы генетиков в последние годы трудились именно над подсчетом генов в геноме, и результаты, полученные в 2018 году, их крайне удивили.

Проект «Геном человека» (Human Genome Project) стартовал в начале 90х годов 20 века и завершился 17 лет назад. Актуальная на сегодняшний день база содержит информацию о 22 298 кодирующих белки генах и их 34 214 транскриптах.

Почему же понадобилось перепроверять данные, которые собирались целое десятилетие? «Виновной» во всем оказалась технология секвенирования ДНК и РНК.

Согласно более ранним представлениям специалистов в области генетики, геном считались и последовательности нуклеотидов, кодирующие РНК, на которых не синтезируется белок, но которые сами участвуют в превращениях. Таким образом, они могли «выпасть» при подсчете, а количество генов в итоге может оказаться куда большим, чем предполагалось исходно. В 2017 году группа специалистов по статистическим методам в биологии в Университете  Johns Hopkins Biomedical под руководством профессора Stephen Salzberg начала работу по перепроверке состава человеческого генома.

Подвергнув анализу более 10 тысяч экспериментов по секвенированию РНК из 31 образцов тканей человека, ученые выяснили, что в обновленной базе содержится 43 162 гена, из которых 21 306 кодируют белки, а остальные — не кодируют ничего. При этом в каталог добавили почти 500 «новых» генов и аж 30 миллионов новых вариантов транскриптов.

В своей публикации «Open questions: How many genes do we have?» профессор Зальцберг рассказывает: «Мы выяснили, что большая часть новых обнаруженных генов ничего не кодируют. Их можно отнести к так называемой «мусорной ДНК». Но без указанных генов состав каталога генома был не полон в любом случае. При этом мы все еще не считаем, что добрались до финального результата. Я не удивлюсь, если и через последующие 10 лет мы не придем к консенсусу по количеству генов в человеческой ДНК. Но при этом каждое обновление базы данных генома будет неоценимо полезно для понимания и предотвращения наследственных заболеваний».

К примеру, об интересной генетической взаимосвязи между болями в пояснице и другими состояниями, установленной российскими учеными, читайте в нашей статье на сайте медицинского центра ЭВО.

Стартовал самый масштабный проект по расшифровке человеческой ДНК

С «пополнением» базы данных генома, о которой мы рассказали выше, эксперименты над носителем генетической информации даже и не думают заканчиваться. Например, буквально в этом месяце группа Национальных институтов здравоохранения США получила от правительства страны финансирование в размере 28,6 миллиона долларов на организацию и строительство 3 центров обработки генетических данных. Проект получил название «All of Us», и его уже называют самым масштабным проектом по изучению ДНК в истории человечества.

В рамках проекта «All of Us» планируется выделить, секвенировать и внести в базу данных информацию о ДНК около 1 миллиона человек. На данный момент в программе уже зарегистрировалось 110 000 человек, около половины из которых успели пройти первый этап предварительного сбора данных. Забор материала и его дальнейшее изучение будут производить на территории крупных университетов США: Baylor College of Medicine (Хьюстон), Johns Hopkins University (Балтимор), University of Texas Health Science Center (Хьюстон), Broad Institutute Cambridge (Массачусетс), Laboratory for Molecular Medicine at Partners HealthCare (Массачусетс), Northwest Genomics Center University of Washington (Сиэтл).

Главная задача нового проекта — обеспечить разнообразие информации, в проекте «All of Us» участвуют представители самых разных социальных групп, национальностей и рас.

При этом в ходе исследования участники проекта не просто предоставляют свою ДНК для изучения, но и проходят опросы, касающиеся состояния здоровья и образа жизни. Однако «верить на слово» им не собираются. Каждый участник программы предоставляет исследователям полный доступ к своей «медицинской карте». Во вторых, участник обязан несколько раз пройти диагностические исследования и сдать анализы для выявления каких-либо отклонений и корреляции их с набором генов, а также предоставлять информацию об уровне физической активности с фитнес-трекеров, приложений, умных часов и других гаджетов.

Как заявил один из директоров программы Eric Dishman: «Геном человека» завершился много лет назад, и сейчас мы начинаем не менее масштабное мероприятие, в ходе которого соберем огромный объем генетической информации. Новая база данных поможет улучшить не только знание о нашем организме, но и положительно повлияет на здоровье будущих поколений. Все собранные данные будут аккумулироваться в единой базе в обезличенном виде. При этом каждый участник проекта будет иметь доступ к информации о собственном геноме. На 1 этапе «индивидуальные ячейки» будут содержать данные о 59 генах, ассоциированных с рядом опасных заболеваний, поддающихся профилактике и ранней диагностике. В дальнейшем эта информация будет дополняться».

Интересно, что имея доступ в «личный кабинет» к своему геному, участник сможет также получать информацию по фармакогеномике, то есть о взаимодействиях с лекарствами на генетическом уровне и ранжирование лекарственных средств, наиболее подходящих для лечения той или иной болезни именно для своего организма.

ДНК в клетке «танцует вальс»

Ученые представляют себе последовательность генома человека почти два десятилетия, но его пространственная организация внутри клетки до сих пор не ясна. Новая компьютерная симуляция показывает, как двигается ДНК в клеточном ядре, и, если ей верить, это движение похоже на танец. О результатах работы американские исследователи Mathematics Laboratory at New York University рассказали в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Биофизики создали симуляцию движения хроматина – функциональной формы ДНК в клеточном ядре. Хроматин похож на бусины из генетического материала, соединенные нитками последовательности ДНК, объясняют ученые в пресс-релизе. Под действием «молекулярных машин» (моторных белков) сегменты хроматина распрямляются и вытягиваются, из-за чего соседние сегменты один за другим поворачиваются в том же направлении. Это движение исследователи сравнили с вальсом, который «танцует» генетический материал в ядре клетки.

На предоставленном видео модели заметно, как масса хроматина сокращается и растягивается внутри сферического ядра. Все это происходит в жидкости, заполняющей клетку, и ее движение действует на находящиеся рядом молекулы. «Это как будто часть ядра клетки внезапно решает: мы будем двигаться в этом направлении, а потом другая часть говорит: а мы хотим вон туда. Хроматин слово слоняется туда-сюда», – описывает происходящее автор исследования M.J. Shelley.

Почему это важно? Ученые обычно рассматривают ДНК в максимальном приближении, не стараясь взглянуть на нее со стороны. Хотя эффект от «вальса» еще только предстоит объяснить, ученые предполагают, что он играет роль в ремоделировании хроматина и репликации ДНК. Возможно также, что с помощью этих колебаний распределяются моторные белки, влияющие на экспрессию того или иного гена.

Источники: PubMed / Open questions: How many genes do we have?

HealthCare Informatics / All of Us Research Program Establishes 3 Genome Centers

Simons Foundation Center for Computational Biology / DNA ‘Dances’ in First Explanation of How Genetic Material Flows Through a Nucleus