Sarah Tishkoff kierowała wspólnym zespołem badaczy, który odkrył kluczowe informacje na temat molekularnych podstaw różnic w kolorze skóry wśród Afrykanów. Źródło: Sarah Tishkoff i Alessia Ranciaro

Kluczowe punkty:

• Naukowcy odkryli, że na pigmentację skóry, zwłaszcza w populacjach afrykańskich, wpływa 165 funkcjonalnych wariantów genomu – głównie w regionach niekodujących.
• Kluczowe warianty regulacyjne szlaków sygnałowych regulujących różnicowanie melanocytów mogą przyczyniać się do charakterystycznego jasnego koloru skóry obserwowanego w populacji San.
• Prowadzenie przyszłych badań funkcjonalnych nad wpływem wariantów niekodujących poprawi zrozumienie genetyki leżącej u podstaw złożonych cech ludzkich.

Niedawne odkrycia poszerzyły obecną wiedzę na temat ewolucji człowieka i złożonej genetyki leżącej u podstaw różnorodności ludzkiej. Ustalenia te, opublikowane w Genetyka naturyzapewniają nową perspektywę na molekularne podstawy różnic w kolorze skóry wśród populacji afrykańskich.

Kolor skóry jest cechą adaptacyjną, która ewoluowała pod wpływem presji otoczenia. Na przykład ciemniejsza skóra ewoluowała, aby chronić ludzi przed intensywnym promieniowaniem ultrafioletowym słońca, podczas gdy jaśniejsze odcienie skóry są adaptacją maksymalizującą produkcję witaminy D.

Naukowcy wykorzystali badania asocjacyjne koloru skóry obejmujące cały genom u ponad 1500 osób z Afryki Wschodniej i Południowej. Przeskanowali cały genom, aby zlokalizować warianty genetyczne, które znacznie różniły się między populacją San o jasnej pigmentacji a innymi populacjami Afryki o ciemnej pigmentacji.

Ich analiza wykazała, że ​​na pigmentację wpływają setki wariantów genomu – głównie w regionach niekodujących. Zespół wykorzystał równoległe testy reporterowe do określenia aktywności regulacyjnej wariantów i zawęził kandydatów do 165 wariantów funkcjonalnych. Następnie zidentyfikowali geny docelowe za pomocą testów wychwytu konformacji chromatyny w komórkach melanocytowych.

Korzystając z edycji genomu CRISPR/Cas-9, zespół odkrył, że mutacje we wzmacniaczu OCA2, genie powiązanym z albinizmem, mogą skutkować 75% redukcją melaniny w porównaniu z komórkami kontrolnymi. W ramach OCA2 zidentyfikowali dwa blisko położone warianty regulacyjne, które oszacowali na 1,2 miliona i 57 tysięcy lat, przy czym ten ostatni zbiega się z migracją ludzi z Afryki.

W kolejnych etapach badania badacze zidentyfikowali kluczowe warianty regulacyjne w pobliżu genów – MITF, LEF1 i TRPS1 – zaangażowanych w szlaki sygnalizacyjne regulujące różnicowanie melanocytów i rozwój włosów. Warianty te mogą przyczyniać się do charakterystycznego jasnego koloru skóry i morfologii włosów obserwowanej w populacji San. Naukowcy odkryli także nowy gen – CYB561A3 – który wpływa zarówno na pigmentację skóry, jak i poziom melaniny w komórkach melanocytowych.

„Nasze odkrycia podkreślają złożoność czynników genetycznych wpływających na kolor skóry oraz korzyści płynące z włączenia do badań genetycznych populacji zróżnicowanych etnicznie i niedostatecznie reprezentowanych” – wyjaśniła starsza autorka Sarah Tishkoff. „Przeprowadzenie badań funkcjonalnych nad wpływem wariantów niekodujących poprawi naszą wiedzę na temat genetyki leżącej u podstaw złożonych cech ludzkich i ryzyka chorób”.