Благодаря новому методу секвенирования, разработанному биологами из Техасского Университета, в некодирующей части человеческой ДНК, ранее считавшейся не более чем биологическим мусором, можно будет найти уникальную информацию о причинах развития комплексных генетических заболеваний, таких как рак и сахарный диабет.
Докторант в области биологии Джон С. Алдрич и доктор Кит А. Маггерт, доцент кафедры биологии из Техасского Университета, исследовали изменчивость гетерохроматина – участков хромосомного материала, находящихся в компактном состоянии, с которых практически не осуществляется транскрипция. До настоящего момента считалось, что гетерохроматин по большей части не имеет четко выраженной функции, поэтому ученые часто называли его «мусорной» ДНК.
При проведении рутинного анализа ДНК у плодовых мушек Алдрич наблюдал за динамикой гетерохроматиновых последовательностей, используя модифицированный метод количественной полимеразной цепной реакции (qPCR). Данный метод применяется для амплификации специфичных последовательностей ДНК, полученных из относительно небольшого количества первоначального материала. Ученый добавлял флуоресцентный краситель и наблюдал за изменениями ДНК плодовой мушки, а затем фиксировал любые отклонения.
Результаты исследования Алдрича, недавно опубликованные он-лайн в журнале PLOS ONE, показали, что «поведение» гетерохроматина в разных областях генома отличается. Это доказывает, что мусорная ДНК не является инертной, как ранее предполагали ученые, и в ней могут происходить мутации, способные повлиять на другие участки генома.
«Ученые полагают, что гетерохроматин может нести варианты, ассоциированные, например, с предрасположенностью к заболеваниям, однако ранее было непонятно, как это исследовать», – говорит Маггерт. По его словам, ученые не могли провести даже самые простые исследования, поскольку точно не было известно, какое количество ДНК содержится в гетерохроматине.
Хромосомы содержатся в ядре каждой клетки человека и несут в себе генетический материал. Хромосомы образованы нитями ДНК, состоящими из кодирующих и некодирующих областей. Кодирующие области, несущие гены, содержат информацию, необходимую для синтеза белков, а о функции некодирующих областей генома известно значительно меньше.
«Ученые все еще спорят об определении понятия гена, – говорит Маггерт. – По моему мнению, существует около 30 тыс. генов, кодирующих белки. Остальная часть ДНК (более 90%) либо контролирует эти гены и поэтому технически является их частью, либо входит в состав изучаемой нами «каши» и теперь, благодаря Джону, может быть измерена. Гетерохроматин, который мы исследовали, безусловно, воздействует на клетку, но нельзя говорить о нем как об отдельных генах. Поэтому мы предпочитаем думать о существовании 30 тыс. генов, кодирующих белки, плюс одного большого и сложного комплекса, который дирижирует работой генов».
По мнению Алдрича, несмотря на техническую доступность других методов измерения ДНК, метод модифицированной qPCR с флуоресценцией более выгоден с точки зрения экономической целесообразности и времязатрат.
«Существует несколько методов секвенирования, которые можно использовать для тех же целей, но стоимость оборудования для секвенирования составляет десятки тысяч долларов», – говорит Алдрич. По мнению ученого, именно этот факт препятствует научным исследованиям в данной области биологии.
В 2003 г., когда закончился проект Геном Человека (Human Genome Project) и была полностью секвенирована ДНК человека, ученые, основываясь на первоначальных данных, показали, что только 2% генома (около 21 тыс. генов) представлены кодирующей ДНК. С тех пор было проведено большое число других исследований, посвященных определению роли некодирующей ДНК в клетке.
Результаты исследования геторохраматина, полученные Алдричем и Маггертом, послужат основой для дальнейшего изучения оставшейся части генома.
«Ведется множество разговоров о понимании взаимосвязи между генетикой и заболеваниями человека, а также о разработке персонализированных методов лечения, однако это невозможно сделать до тех пор, пока биологи не изучат весть геном. Ученые до сих пор не могут сделать это, но сейчас мы на шаг приблизились к осуществлению своей цели», – говорит Маггерт.
Докторант Джон С. Алдрич (слева) и доцент биологии доктор Кит А. Маггерт (справа) из Техасского Университета разработали недорогой метод секвенирования с использованием флуоресцентных красителей, позволяющий наблюдать за изменениями в гетерохроматине. Это изобретение заложило основу для изучения некодирующей части человеческого генома.
Источник: CBIO.RU
