Родительский генный секрет раскрыт: как наследственность влияет на здоровье

Гены, унаследованные от матери или отца, могут оказывать совершенно разное влияние на организм. Это явление, известное как эффект родительского происхождения, долгое время было сложным для изучения из-за пробелов в геномных данных. Однако, благодаря новому статистическому методу, разработанному учеными, открываются новые возможности для понимания этого феномена, его механизмов и его влияния на здоровье человека.

Эффект родительского происхождения: что это такое?

При зачатии ребенок наследует две копии почти каждого гена — по одной от каждого родителя. Обычно обе копии активны или выключены. Однако в некоторых участках генома одна копия может быть активна (экспрессироваться), а другая — подавлена. Это приводит к феномену, известному как эффект родительского происхождения.

Это может приводить к "импринтинговым” заболеваниям, таким как синдром 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.

Эволюционная теория и механизмы

Ученые предполагают, 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.

Новый метод исследования

Изучение влияния эффекта родительского происхождения на черты человека всегда было затруднительным, поскольку требовало геномных данных обоих родителей. Группа исследователей из Европы и США разработала новый статистический метод, который позволяет определить родительское происхождение генетических вариантов, используя геномные данные любых родственников. Это открывает новые возможности для изучения феномена.

Обнаружение генов с "биполярным” эффектом

Команда ученых определила родительское происхождение генов почти для 109 000 человек, чьи данные содержатся в UK Biobank. В ходе исследования обнаружили около 30 вариантов, которые по-разному влияют на рост и метаболизм. Были выявлены 19 вариантов 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.

Подтверждение результатов и перспективы

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".

Значение исследования

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”.

Результаты исследования будут проверены на более крупных и разнообразных популяциях — в этом исследовании не удалось точно определить, вызваны ли эффекты родительским происхождением вариантов или влиянием среды, что требует дальнейшего изучения.

Интересные факты:

• Эффект родительского происхождения является эпигенетическим механизмом, то есть он не затрагивает последовательность ДНК, а влияет на ее экспрессию.
• Импринтинг генов играет важную роль в развитии плода и плаценты.
• Нарушения импринтинга генов могут приводить к различным генетическим заболеваниям.
• Исследования эффекта родительского происхождения могут помочь в разработке новых методов лечения генетических заболеваний.

Открытие новых генов с эффектом родительского происхождения расширяет понимание генетических механизмов и их влияния на здоровье человека. Новый статистический метод открывает новые возможности для дальнейших исследований в этой области, что может привести к разработке новых методов диагностики и лечения генетических заболеваний.