БиологияГенетика

Проект Zoonomia: изучение геномов 240 видов млекопитающих объясняет риски заболеваний человека и многое другое

Международный проект Zoonomia проанализировал геномы 240 видов млекопитающих, выявив консервативные области, которые могут быть биологически важными и влиять на болезни. Это предполагает, что 10% человеческого генома функциональны, выходят за пределы областей, кодирующих белок. Исследование выявило генетические черты, связанные с болезнями человека, и уникальные особенности млекопитающих, а также дало представление об эволюционных событиях и видовом разнообразии.

От двухграммовой летучей мыши-шмеля до многотонных китов — более 6000 видов млекопитающих на планете, включая человека, сильно различаются. За последние 100 миллионов лет они адаптировались почти ко всем условиям на Земле.

Теперь в результате международного сотрудничества ученых с проектом Zoonomia — крупнейшим в мире ресурсом по сравнительной геномике млекопитающих — было каталогизировано разнообразие геномов 240 видов млекопитающих, представляющих более 80% семейств млекопитающих.

Их выводы из 11 статей в выпуске журнала Science помогли определить части человеческого генома, которые остались неизменными после миллионов лет эволюции, предоставляя информацию, которая может пролить свет на здоровье и болезни человека.

Работа авторов также показывает, как появились некоторые необычные черты млекопитающих, такие как способность впадать в спячку. Они говорят, что эти анализы — и широта вопросов, на которые они отвечают — показывают только часть того, что возможно получить с этими данными для понимания как эволюции генома, так и болезней человека.

Проект Zoonomia — это международная инициатива, в рамках которой исследователи секвенировали ряд геномов млекопитающих, а затем выравнивали их, чтобы увидеть сходные участки в геномах — это сложная вычислительная задача. Используя выравнивание, исследователи идентифицировали области геномов, иногда просто отдельные буквы ДНК, которые наиболее консервативны или неизменны среди видов млекопитающих и миллионов лет эволюции — области, которые, по их гипотезе, были биологически важными.

Эти области — хотя они и не дают начало белкам — могут содержать инструкции, определяющие, где, когда и в каком количестве производится белок. Авторы предположили, что мутации в этих областях могут играть важную роль в происхождении болезней или в отличительных чертах видов млекопитающих.

Благодаря своим анализам ученые проверили эту гипотезу и также смогли установить, что по крайней мере 10% человеческого генома являются функциональными, что в десять раз больше, чем примерно один процент, который кодирует белки.

Результаты также выявили генетические варианты, которые, вероятно, играют причинную роль в редких и распространенных заболеваниях человека, включая рак. В одной статье в пакете исследователи, изучающие пациентов с медуллобластомой, выявили мутации в эволюционно законсервированных позициях генома человека, которые, по их мнению, могут вызывать более быстрый рост опухолей головного мозга или сопротивление лечению.

Результаты показывают, как использование этих данных и подхода в исследованиях заболеваний может упростить поиск генетических изменений, повышающих риск заболевания.

В других работах ученые определили части генома, связанные с несколькими исключительными чертами в мире млекопитающих, такими как необычный размер мозга, превосходное обоняние и способность впадать в спячку зимой. Авторы используют геномы, чтобы подтвердить, что оценка эффективного размера и разнообразия популяции может помочь предсказать риск для видов, которые трудно отслеживать и отбирать.

Другое исследование в пакете показывает, что млекопитающие начали меняться и расходиться еще до того, как на Землю упал астероид, убивший динозавров, примерно 65 миллионов лет назад. В другом исследовании было изучено более 10 000 генетических делеций, характерных для человека, с использованием как данных Zoonomia, так и экспериментального анализа, и было установлено, что некоторые из них связаны с функцией нейронов.

Другие документы Zoonomia в пакете раскрыли генетическое объяснение того, почему знаменитая ездовая собака 1920-х годов по кличке Балто смогла выжить в суровых условиях Аляски; обнаружили специфические для человека изменения в организации генома; использовали машинное обучение, чтобы определить области генома, связанные с размером мозга; описали эволюцию регуляторных последовательностей в геноме человека; сосредоточены на последовательностях ДНК, которые перемещаются по геному; обнаружили, что виды с исторически меньшими популяциями сегодня подвергаются более высокому риску исчезновения; и сравнили гены почти 500 видов млекопитающих.

Специальный выпуск сопровождается двумя обзорами, которые дают более полное представление о подходе, выводах и будущих последствиях проекта Zoonomia.

Дополнительно
Zoonomia
Источник
Science
Показать больше
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Back to top button