„Efekt motyla” może wyjaśniać niektóre genetyczne przyczyny autyzmu
„Efekt motyla” może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób włączane są geny związane z autyzmem w DNA. Nowe badanie sugeruje, że dzięki temu złożonemu efektowi mutacje w genach niezwiązanych z autyzmem ostatecznie wpływają na aktywność genów powiązanych z tą chorobą.
Jak to działa? DNA zawiera materiał genetyczny zwany promotorami, które zasadniczo włączają i wyłączają geny. Ponieważ DNA jest skręcone i zwinięte w kształt 3D, promotory te mogą kontrolować geny znajdujące się daleko od nich w sekwencji DNA. Innymi słowy, jeśli rozciągniesz wszystkie załamania DNA, promotor i geny będą daleko od siebie, ale wprowadzenie fałdów w cząsteczce zbliży je do siebie. Promotor i kontrolowane przez niego geny tworzą „jednostkę” regulacyjną zwaną a topologicznie powiązana domena (BERBEĆ).
Z powodu tego złożonego mechanizmu u osoby, która nie ma mutacji w genach związanych z autyzmem, może w dalszym ciągu rozwinąć się to zaburzenie z powodu mutacji w innym miejscu genomu – w promotorach. Taki pomysł zbadano w nowym badaniu, opublikowanym w piątek (26 stycznia) w czasopiśmie Genomika komórkowa.
Autyzm jest wysoce dziedziczny – szacuje się, że pomiędzy 40% i 80% przypadków są powiązane z genami przekazywanymi w rodzinach. Jednak autyzm może być również spowodowany mutacje, które powstają samoistnie w DNA.
Powiązany: Raport CDC sugeruje, że wskaźniki diagnozy autyzmu u dzieci są niezmiennie wysokie
Niedawno odkryto takie mutacje „niekodujące” regiony DNA, które obejmują około 98,5% genomu. Regiony te obejmują promotory i są znane jako „niekodujące”, ponieważ nie zawierają instrukcji budowania białek, tak jak geny.
Do teraz, niewiele wiedziano o tym, jak mutacje w niekodującym DNA wpływają na prawdopodobieństwo wystąpienia u danej osoby zaburzeń ze spektrum autyzmu (ASD). Nowe badanie zaczyna odpowiadać na to pytanie.
Autorzy badania przeanalizowali genomy ponad 5000 osób z autyzmem oraz genomy ich rodzeństwa, które nie cierpiało na tę chorobę, i posłużyli się jako grupa porównawcza. Zespół poszukiwał w szczególności obecności niedziedzicznych mutacji. Zastosowali specjalistyczne techniki, aby uchwycić konfigurację 3D genomu i zdefiniować granice TAD wokół genów powiązanych z autyzmem.
Zespół odkrył bezpośredni związek między autyzmem a mechanizmami regulacyjnymi genów związanymi z TAD – w szczególności TAD, które zawierają geny powiązane z autyzmem.
Czasami zmiana tylko jednej „litery” lub podstawy w kodzie DNA wiązała się z większym prawdopodobieństwem autyzmu, twierdzi starszy autor badania Doktor Atsushi Takatabadacz z Riken Center for Brain Science w Japonii, powiedział Live Science w e-mailu.
„Wyniki pokazały, że tylko pojedyncza zasada różnicy w sekwencji DNA w regionie niekodującym białka może wpływać na ekspresję pobliskich genów” – powiedział – „co z kolei może zmienić ogólny profil ekspresji genów odległych genów w genomie, co prowadzi do zwiększonego ryzyka ASD.”
Takata porównał to do zjawiska fizycznego znanego jako „efekt motyla”, w którym niewielka zmiana stanu początkowego złożonego układu powoduje później dużą różnicę — na przykład motyl trzepocze skrzydłami, a kilka tygodni później znajduje się w odległości wielu mil od obiektu. , tornado przedziera się przez miasto. Podobnie subtelna mutacja w promotorze może mieć duży wpływ na ekspresję genów w innym miejscu.
W oddzielnym eksperymencie na ludzkich komórkach macierzystych naukowcy wywołali mutacje w określonych promotorach TAD CRISPR technologii edycji genów. Odkryli, że pojedyncza mutacja zmniejszająca aktywność promotora może powodować zmiany w aktywności genu powiązanego z autyzmem w tym samym TAD. Pomogło to potwierdzić wcześniejsze ustalenia dotyczące ludzi.
„To interesujący artykuł, który próbuje poszerzyć naszą wiedzę na temat wkładu rzadkich gatunków de novo [non-heritable] różnice w ryzyku ASD w regionach poza genomem kodującym białko”, Doktor Daniel Raderprofesor medycyny molekularnej na Uniwersytecie Pensylwanii, który nie był zaangażowany w badania, powiedział Live Science w e-mailu.
Odkrycia mogą mieć potencjalne implikacje terapeutyczne, powiedział Rader. Zasugerował, że mogą na przykład istnieć sposoby modulowania aktywności określonych promotorów, tak aby jednocześnie regulować wiele genów związanych z autyzmem. Teoretycznie mogłoby to pomóc złagodzić objawy ASD, powiedział.
Naukowcy mają teraz nadzieję zidentyfikować inne typy mutacji niekodujących, które mogą wpływać na prawdopodobieństwo wystąpienia autyzmu, powiedział Takada.
Ten artykuł ma charakter wyłącznie informacyjny i nie ma na celu udzielania porad medycznych.
Zastanawiałeś się kiedyś dlaczego niektórzy ludzie budują mięśnie łatwiej niż inni Lub dlaczego piegi wychodzą na słońce? Prześlij nam swoje pytania dotyczące funkcjonowania ludzkiego organizmu społeczność@livescience.com z tematem „Health Desk Q”, a odpowiedź na Twoje pytanie być może znajdziesz na stronie internetowej!
