Исследователи провели масштабный анализ экспрессии генов у 943 человек в 27 типах тканей и выявили около 500 генов, которые ведут себя как «переключатель» — либо полностью активны, либо полностью выключены. Команда показала, что такие «переключаемые» гены связаны с гормонами, генетическими особенностями и эпигенетическими маркерами. Кроме того, они имеют отношение к ряду заболеваний, включая бесплодие, иммунные реакции на COVID-19 и рак молочной железы. Исследование открывает новые возможности для диагностики и лечения заболеваний на основе понимания работы этих генов. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Регуляция экспрессии генов — это процесс, с помощью которого клетки управляют тем, в каком количестве и когда определенные гены активны. Классическая теория говорит, что уровень активности гена может постепенно повышаться или снижаться, чтобы клетка получала ровно столько белков, сколько ей нужно в данный момент. Эта регуляция происходит за счет разных механизмов. Например, контролируется синтез молекул матричной РНК или влияют специальные белки-активаторы и репрессоры, гормоны и химические изменения ДНК (эпигенетика). У разных людей экспрессия одних и тех же генов может меняться с течением времени под влиянием внешних факторов, возраста или состояния здоровья. Нарушение экспрессии генов может привести к различным заболеваниям, в том числе к онкозаболеваниям и нарушениям иммунной системы.
Ученые проанализировали данные РНК-секвенирования более чем 900 человек и 27 различных типов тканей и выявили так называемые «переключаемые» гены. В отличие от привычной модели, которая предполагает плавное изменение уровеня экспрессии генов, они обнаружили около 500 генов, которые ведут себя как «переключатель» — либо полностью включены, либо полностью выключены.
Ученые выявили 473 переключаемых генов, из которых лишь небольшая часть проявляла такое поведение во всех тканях. Они предполагают, что гормоны управляют переключением в разных типах тканей, в то время как универсальное переключение управляется ДНК человека.
«Гормоны и ДНК — это два мощных фактора, которые могут превратить ген в переключатель. Обычно множество мелких факторов воздействуют на ген, вызывая изменения в его активности, как диммер, но, по-видимому, гены-переключатели контролируются одним или несколькими факторами, которые оказывают большое влияние», — говорит Альбер Акил из Университета штата Нью-Йорк в Буффало.
Команда также изучила возможный вклад «переключаемых» генов в развитие заболеваний. Ученые обнаружили их влияние на слабый иммунный ответ при COVID-19, рак молочной железы, мужское бесплодие, неудачную имплантацию, а также очень сильную связь с атрофией влагалища.
«Мы считаем, что гены, подобные переключателям, однажды можно будет использовать для диагностики и, возможно, даже для лечения заболеваний. Каждый из нас состоит из молекулярных компонентов, вырабатываемых нашими генами, и наше здоровье напрямую связано с точным и нестабильным сочетанием этих компонентов. Если их будет слишком много или слишком мало, у вас может развиться заболевание», — говорит Омер Гокчумен из Университета штата Нью-Йорк в Буффало.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
