Генетики идентифицируют маленькие молекулы, которые являются потенциальными индикаторами болезни

Клемсонские генетики идентифицируют маленькие молекулы, которые являются потенциальными индикаторами для заболевания
                Роберт Анхольт и Труди Маккей в лаборатории Центра генетики человека им. Клемсона. Предоставлено: Университетский колледж Клемсона

Важнейший вопрос в медицине — как индивидуальные вариации в ДНК могут предсказать вариации в состоянии здоровья и заболеваниях Новое исследование Клемсонского Центра Генетики Человека выявило сотни метаболитов, которые могут служить промежуточными звеньями для преобразования вариаций в геноме в вариации в сложных признаках. Опубликованные недавно в Genome Research результаты могут однажды помочь врачам лучше контролировать вариабельность метаболита как показатель заболевания.
                                                                                       

Центральная догма молекулярной биологии объясняет, как ДНК транскрибируется в РНК, которая транслируется в белки. Многие из этих белков функционируют как ферменты, которые катализируют химические реакции между небольшими молекулами, которые осуществляют программы, указанные в нашей ДНК, известные как метаболиты. Эти метаболиты, в совокупности именуемые «метаболом», выполняют важные функции, от выработки или накопления энергии до служения строительными блоками для наших клеток.

«Большая часть причины, по которой метаболом не был подчеркнут в исследованиях по всему геному, связана с технологией. Только недавно была продвинута масс-спектрометрия, так что стало возможным проводить исследование всего метаболома в довольно широком масштабе». сказала Труди Маккей, директор Центра генетики человека Университета Клемсона.

В этом новаторском исследовании, проведенном бывшими постдокторскими исследователями Маккея Шаншаном Чжоу и Фабио Морганте, исследователи пытались измерить сотни метаболитов, обнаруженных в экспериментальной модельной системе обыкновенной плодовой мухи, Drosophila melanogaster, чтобы измерить, как эти метаболиты колебались вместе с изменением в генетическая информация. После того, как метаболиты были идентифицированы, остальная часть исследования была проведена в вычислительном отношении, коррелируя изменения в метаболитах с вариантами ДНК и изменения в широком диапазоне признаков, измеренных в 40 различных линиях плодовой мухи.

«Сначала Шаншан спросила: когда мы смотрим на вариации, все ли эти метаболиты независимы или некоторые из них изменяются вместе, как можно было бы ожидать, если бы они попадали в один и тот же путь? Затем она соединила их вместе. другими путями, чтобы увидеть — как на уровне отдельного метаболита, так и групп метаболитов, — связаны ли они с изменением генома этих линий мух «, — сказал Роберт Анхольт, выдающийся профессор генетики и биохимии Провоста, который также находится в Центр генетики человека.

Чжоу удалось нарисовать корреляции между полиморфными изменениями в ДНК — специфическими различиями пар оснований в генетическом коде — что привело к изменению в метаболоме. Она также обнаружила связь между вариабельностью транскриптов РНК и вариабельностью метаболитов. Сделав анализ на один шаг вперед, Чжоу подумал, могут ли уровни метаболитов быть связаны с конкретными признаками или характеристиками, называемыми фенотипами.

«Одной из изученных черт была устойчивость к стрессу: как долго могут выжить мухи, когда вы помещаете их в среду, в которой нет питательных веществ для них?» Анхольт сказал. «Шаншан обнаружил различные метаболические сети транскрипционной ДНК между мужчинами и женщинами, которые связаны с метаболизмом липидов».

Меж-мужская агрессия, черта, которая требует большого количества энергии для демонстрации, была еще одним фенотипом, включенным в исследование. Как предполагалось, метаболиты, участвующие в быстром генерировании энергии, такие как те, которые принадлежат к циклу лимонной кислоты, занимали видное место в этой сети.

«Мы знали, что трудно точно предсказать фенотип, основываясь только на информации о вариантах ДНК», — сказал Анхольт. «Когда Фабио Морганте проанализировал данные, он обнаружил, что точность прогноза увеличивается, когда вы смотрите на метаболом, потому что метаболом гораздо более тесно связан с фенотипом, чем с ДНК».

Суммируя вместе, результаты могут однажды упростить раннюю диагностику — или более точный диагноз — для болезней, которые могут быть обнаружены по изменению метаболита.

«Допустим, у кого-то есть члены семьи, в которых преобладает конкретное заболевание с поздним началом. Было бы хорошо, если бы этот человек знал: подвержен ли он риску развития заболевания». Анхольт сказал. «И, возможно, сегодня нет биомаркера для этого риска. Но если вы знаете генетическое изменение и знаете, как генетическое изменение влияет на изменение в метаболоме, можно было бы контролировать метаболом и выяснить очень раннюю диагностику, если конкретный метаболит изменяется . «

Маккей подчеркнул, что, хотя в ходе исследования команды были выявлены сотни метаболитов, генетическую основу вариации этих метаболитов все еще трудно выяснить. Необходимо провести еще много исследований взаимосвязи генотип-метаболит-фенотип, чтобы закрепить генетические основы разнообразия метаболитов.

Тем не менее, это всеобъемлющее исследование заполняет пробелы в недостающей информации, что создает больше возможностей для исследований в будущем. По мере совершенствования технологии измерения метаболизма базы данных, содержащие метаболическую информацию, будут расширяться.

Морганте, который закончил свое обучение у Маккея и Анхолта в свое время в Университете штата Северная Каролина, скоро присоединится к исследователям в Центре генетики человека в качестве доцента. В настоящее время Чжоу является научным сотрудником в Covance Inc., дочерней компании LabCorps.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *