Гени ссавців працюють по-батьківськи

Мутації, що визначають активність генів, мають велику силу, якщо розташовуються в батьківських хромосомах.

У будь-якого звіра в геномі об'єднані гени від обох батьків. Горезвісний подвійний набір хромосом формується при об'єднанні генетичного матеріалу від батька і від матері, так що хромосоми поділені на гомологічні пари, з різними варіантами одних і ті ж генів. І якщо взяти пару гомологічних хромосом, то в одному і тому ж місці і в одній, і в іншій ми знайдемо ген, що кодує, наприклад, інсулін - але материнський і батьківський варіанти будуть відрізнятися по мутацій.

Людська хромосома під скануючим електронним мікроскопом. (Фото Dr. Gopal Murti / Visuals Unlimited / Corbis.)

Хромосоми, що розходяться при клітинному розподілі. (Фото Thomas Deerinck / Visuals Unlimited / Corbis.)

<

>

Однак, якщо свої гени ссавці отримують порівну, то і мутації повинні бути поділені порівну: і батько, і мати дають дитині приблизно однакове їх кількість. Це дійсно так, проте, якщо оцінювати мутації по їх прояву, то батьківські проявляються в потомстві сильніше, ніж материнські.

дослідники з Університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл експериментували з трьома лініями лабораторних мишей, які генетично відрізнялися один від одного приблизно так само, як відрізняються один від одного різні люди. Зазвичай спадкові ефекти, вплив мутацій і т. Д. Вивчають, схрещуючи тварин, що відносяться до однієї чистої лінії і майже не відрізняються один від одного по генам. Так ми можемо спостерігати якийсь феномен, не турбуючись про те, як на нього вплинуть індивідуальні особливості організму. Але, якщо ми збираємося за такими мишам судити про людину, варто пам'ятати, що у людини як раз ніяких чистих ліній немає - оскільки немає обмежень на схрещування - так що найвищу генетичну різноманітність може як завгодно впливати на ті ефекти і феномени, які ми спостерігали в чистому вигляді на тварин. І, якщо ми хочемо побачити, як генетичні ефекти спрацьовують в реальному житті, то нам потрібно схрещувати між собою різні лінії - що і було зроблено.

Джеймс Кроулі (James Crowley) і його колеги «змішали» один з одним три мишачих лінії, причому кожна лінія виступала як по материнській лінії, так і по батьківській; в результаті в потомстві вийшло дев'ять видів гібридів. Коли миші подорослішали, у них проаналізували активність генів в чотирьох різних тканинах, включаючи нервову тканину головного мозку. Отримані дані порівнювали з тим, наскільки активними були ті ж гени у батьків.

Активність гена можна визначити за кількістю ліченої з нього мРНК: чим її більше, тим сильніше працює ген. Надалі мРНК служить матрицею для складання білкових молекул, і тут вступають свої механізми регуляції: наприклад, мРНК може «замовчати» або просто деградувати. Однак в першому наближенні можна вважати, що кількість мРНК визначає кількість білка, тобто активний ген виробляє більше білкового «ознаки». Величезний клас мутацій впливає якраз на синтез (транскрипцію) мРНК - їх називають регуляторними мутаціями, і саме з них часто починаються складні захворювання, пов'язані з ненормальною активністю того чи іншого гена, такі, як діабет, серцево-судинні хвороби та багато інших.

Виявилося, як пишуть автори роботи в Nature Genetics , Що б про більша частина генів (і в тому числі і тих, що функціонують в мозку) у потомства відтворювала саме батьківський тип активності. Тобто, якщо якийсь ген працює, як треба, або недопрацьовує, або ж занадто активний, то, швидше за все, в цьому «заслуга» батька.

Ще раз варто підкреслити, що мова йде не про взагалі всіх можливих мутацій, а лише про регуляторних, тобто про тих, які впливають на активність гена (бо, наприклад, є й інші, які можуть змінювати саму структуру білка, що не позначаючись на його кількості або ж кількості його мРНК). Причому, швидше за все, так йдуть справи у всіх ссавців, тобто якщо ви зовні і схожі на маму, то щодо регуляції обміну речовин або роботи нейронів мозку ви підкоряється батьківським інструкціям. Отримані результати змушують згадати так званий геномної імпрінтінг (не плутати з поведінковим!) - давно відоме біологам явище, коли активність генів залежить від їх походження. Наприклад, у тих же ссавців в разі білка, званого інсуліноподібний фактором росту IGF2, працює тільки той аллель (варіант гена), який дістався від батька; материнський ж аллель IGF2 мовчить. При импринтинге активно задіяні епігенетичні модифікації ДНК, які блокують будь-яку активність «непотрібного» гена.

Але імпрінтіруемих генів у ссавців небагато, всього 95, та й імпринтинг може бути як батьківським, так і материнським. Тепер же до них додалося ще кілька сотень з батьківським перекосом в активності. Що за молекулярні механізми задіяні тут, ще належить з'ясувати. З іншого боку, хоча автори і говорять, що ми маємо справу із загальною закономірністю для всіх звірів, хотілося б додаткових підтверджень того, що у людини справи йдуть так само, оскільки тут справа стосується вже практичних питань, пов'язаних з генетичною діагностикою та терапією. Адже тепер виходить, що якщо у вашій ДНК знайшли неприємну мутацію, важливо знати, від кого вона до вас прийшла, від батька або від матері - від цього буде залежати, наскільки вона може зіпсувати вам життя.