Найдены гены с «биполярным» эффектом
Эффект гена может сильно отличаться, а иногда даже быть диаметрально противоположным в зависимости от того, унаследован ли он от матери или отца. Например, некоторые генетические вариации могут повышать риск развития диабета 2-го типа, если они получены от отца, но снижать его, если от матери.
Это явление называется эффектом родительского происхождения. До сих пор изучать его было сложно из-за пробелов в геномных данных. Но теперь разработан новый статистический метод, который позволил выявить как минимум 30 эффектов родительского происхождения в 14 генах. Он описан в журнале Nature.
При зачатии ребенок наследует две копии почти каждого гена — по одной от каждого родителя — и обычно обе либо активны, либо выключены. В некоторых участках генома одна копия может быть активна (экспрессироваться), а другая — подавлена. Это может приводить к «импринтинговым» заболеваниям, например, синдрому Прадера-Вилли, который обычно вызван отсутствием или неработоспособностью отцовской копии гена UBE3A на 15-й хромосоме. В то же время отсутствие или неработоспособность материнской копии может вызвать синдром Ангельмана.
Ученые десятилетиями предполагали, что подавление определенных генов обусловлено эволюционным конфликтом между материнским и отцовским происхождением. Например, экспрессия отцовских генов может способствовать росту потомства во время беременности, но это происходит за счет ресурсов матери. Экспрессия материнских генов, наоборот, замедляет рост конкретного ребенка, чтобы сохранить ресурсы ради последующих беременностей.
Изучение влияния таких генов на черты человека затруднено, поскольку требует геномных данных обоих родителей. Группа исследователей из Европы и США разработала статистический метод, который позволяет определить родительское происхождение генетических вариантов, используя геномные данные любых родственников.
Команда определила родительское происхождение генов почти для 109 000 человек, чьи данные содержатся в UK Biobank. Среди них обнаружили около 30 вариантов, которые по-разному влияют на рост и метаболизм, включая 19 с «биполярным» эффектом — то есть они оказывают противоположное действие в зависимости от того, от какого родителя были унаследованы.
Около половины этих биполярных вариантов расположены на 11-й хромосоме, где находится крупный кластер импринтированных генов, связанных с контролем роста. Один из таких вариантов повышает риск развития диабета 2-го типа на 14%, если унаследован от отца, и снижает на 9%, если от матери.
Анализ повторили и подтвердили результаты на данных 85 000 человек из Эстонского биобанка и 42 000 участников Норвежского когортного исследования матерей, отцов и детей.
Количество найденных вариантов с противоположными эффектами удивляет, признался статистический генетик Золтан Куталик из Лозаннского университета, соавтор исследования. «Еще более удивительно, что все они связаны с ростом и метаболизмом», — добавил он. Главное новшество исследования — примененный в нем метод, убежден генетик Майкл Габбетт из Квинслендского технологического университета: «Само по себе открытие эффектов родительского происхождения не ново, но их подход позволяет использовать биобанки для дальнейших открытий».
По словам Куталика, результаты будут проверены на более крупных и разнообразных популяциях — в этом исследовании не удалось точно определить, вызваны ли эффекты родительским происхождением вариантов или влиянием среды.
Родительский контроль: ученые открыли, как гены отца и матери влияют на поведение детей
Разработан беспроводный способ управления экспрессией генов в живом организме
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram