Добавить новость

Октябрь 2012
Ноябрь 2012
Декабрь 2012
Январь 2013
Февраль 2013
Март 2013
Апрель 2013
Май 2013
Июнь 2013
Июль 2013
Август 2013
Сентябрь 2013
Октябрь 2013
Ноябрь 2013
Декабрь 2013
Январь 2014
Февраль 2014
Март 2014
Апрель 2014
Май 2014
Июнь 2014
Июль 2014
Август 2014
Сентябрь 2014
Октябрь 2014
Ноябрь 2014
Декабрь 2014Январь 2015Февраль 2015Март 2015Апрель 2015Май 2015Июнь 2015Июль 2015
Август 2015
Сентябрь 2015
Октябрь 2015
Ноябрь 2015
Декабрь 2015
Январь 2016
Февраль 2016Март 2016Апрель 2016Май 2016Июнь 2016Июль 2016Август 2016
Сентябрь 2016
Октябрь 2016Ноябрь 2016Декабрь 2016Январь 2017Февраль 2017
Март 2017
Апрель 2017
Май 2017
Июнь 2017
Июль 2017
Август 2017
Сентябрь 2017
Октябрь 2017
Ноябрь 2017
Декабрь 2017
Январь 2018
Февраль 2018
Март 2018
Апрель 2018Май 2018
Июнь 2018
Июль 2018
Август 2018
Сентябрь 2018
Октябрь 2018
Ноябрь 2018
Декабрь 2018
Январь 2019
Февраль 2019
Март 2019
Апрель 2019
Май 2019
Июнь 2019
Июль 2019Август 2019Сентябрь 2019Октябрь 2019Ноябрь 2019Декабрь 2019Январь 2020Февраль 2020Март 2020Апрель 2020Май 2020Июнь 2020Июль 2020Август 2020Сентябрь 2020Октябрь 2020Ноябрь 2020Декабрь 2020Январь 2021
Жизнь |

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 10: а были ли гены?

alt

Иллюстрация: Stockvault

Новость

Внимательный читатель рубрики «Нейронауки в Nature и Science» заметит, что новости, которые мы обсуждаем в этой колонке, часто появляются на неделю-две позже, чем на других ресурсах. Это происходит потому, что редактор рубрики, работая над материалом, всегда читает оригинальную статью, а не пресс-релизы (пресс-релизы рассылаются до появления полной статьи онлайн). Но сегодня мы решили вспомнить случай, который произошел на одной неделе четыре года назад. Всю ту неделю редактору попадались новости о том, что в журнале Nature опубликовали исследование, где «ученые обнаружили новые гены, которые связаны с развитием шизофрении». Каково же было удивление вчера увидеть статью в Nature (а новый номер появляется онлайн по четвергам), не совсем про шизофрению и точно не про открытие новых генов. Поэтому этот выпуск – необычный. Мы поместим новость в контекст СМИ и посвятим наш выпуск сравнению того, что имели в виду авторы статьи, и что в итоге было пересказано во многих новостях.

Контекст

Для начала давайте посмотрим, что написали сами авторы в статье.

«Конформация хромосом проливает свет на регуляторные взаимодействия в развивающемся мозге человека» (далее в цитатах пойдет дословный построчный перевод).

Заметим, что в названии статьи ни слова про шизофрению, ни про открытие новых генов, а ведь название научной статьи – это главная мысль, которую хотят донести авторы. Читаем дальше абстракт, краткое содержание статьи.

«Трёхмерные физические взаимодействия между хромосомами динамично регулируют экспрессию генов и влияют на специфичность экспрессии генов в тканях. Однако, трехмерная организация хромосом во время развития мозга человека и ее роль в регуляции взаимодейтсвий генов, при таких болезнях развития мозга, как аутизм или шизофрения, неизвестны».

Как влияет на функцию одного и того же гена его расположение в пространстве ядра – это фундаментальный вопрос и очень «горячая» тема в биологических исследованиях. Очень упрощенно: если один и тот же ген находится в центре ядра, то он обычно лучше экспрессируется (что в конечном итоге приведет к большему количеству белка), а если ближе к периферии ядра – то хуже (меньше белка). Но просто расположение гена в ядре не описывало всю сложность динамики экспрессии генов. Было выяснено, что на эту экспрессию также влияют «соседи» гена – как «одномерные» (то, что окружает непосредственно ген в линейной молекуле ДНК), так и «трехмерные» (в 3D-пространстве ядра участки ДНК даже на разных хромосомах могут располагаться в непосредственной близости друг от друга). Добавим к этому еще четвёртое измерение – время, ведь при развитии клетки расположение одних и тех же генов меняется в пространстве (при этом сами гены-то не меняются!). Пятое возможное измерение – это то, что происходит при патологиях развития. При этом упомянутые аутизм и шизофрения идут как абстрактные примеры, и они – далеко не фокус исследования, исследователи не сравнивали нормальное развитие мозга с тем, что происходит при патологиях – все результаты были получены на «нормальных» клетках мозга.

«Мы получили трёхмерную карту контактов хроматина в высоком разрешении на стадии образования коры головного мозга человека. Это позволило аннотировать большую группу до этого неизвестых регуляторных взаимодействий, которые могут иметь значения для когнитивных способностей и болезней. Наш анализ идентифицировал сотни генов, которые находятся в физическом контакте с энхансерами (энхансер — это небольшой участок ДНК, который после связывания с ним факторов транскрипции стимулирует транскрипцию с основных промоторов гена или группы генов — прим. ред.), приобретёнными в эволюционном процессе развития человека, многие из которых находятся под влиянием стабилизирующего естественного отбора и ассоциированы с когнитивными способностями человека».

Технологии трёхмерного анализа контактов только начали появляться, это очень трудоемкий (и моментами «эзотерический») анализ, который, как и любой массив больших данных, имеет ощутимую пропорцию «биологического шума». Поэтому любые данные извлеченные из них сопровождаются «могут иметь значение» и нуждаются в подтверждении независимыми экспериментальными методами.

Что же сделали авторы исследования, после получения своего массива данных? Никакие новые гены они не идентифицировали – они взяли информацию об уже известных генах, важных для развития человеческого мозга (что логично – они работают с клетками-предшественницами коры мозга) и определили, кто является их соседями в трехмерном пространстве. Это «соседство» потенциально может влиять на развитие клеток, а может и не нести большой смысловой и функциональной нагрузки. Сравните список ваших друзей в фейсбуке, роль их в вашей жизни и те лайки, которые вы ставите – иногда есть корреляция между ролью друзей и количеством лайков, но далеко не всегда.

«Мы “нанесли” на карту контактов в хроматине те полиморфизмы, которые были идентифицированы до этого в полногеномных поисках ассоциаций (genome-wide association studies), в особенности многие кандидаты в гены и пути, увеличивающие риск шизофрении. Они включают в себя транскрипционные факторы, участвующие в образовании нейронов, и сигнальные молекулы, реагирующие на ацетилхолин».

И тут появляется упоминание шизофрении. Хотя авторы по-прежнему делают одно и то же: берут группу интересных генов/участков (опять же, найденных до них), подставляют их координаты на свою трехмерную карту взаимодействий и смотрят, кто же является соседями.

Что такое «полиморфизмы, идентифицированые до этого в полногеномном поиске ассоциаций»? Это опять же большой массив данных: взяли Х человек, старадающих шизофренией, отсеквенировали их геном и посмотрели, где есть отличия (полиморфизмы) в их геноме, если сравнивать с контрольной группой, не страдающей шизофренией. Логично, что люди страдающие шизофренией отличались от контрольной группы не только наличием шизофрении, а множеством других параметров, проконтролировать которые невозможно (родители, детство, образ жизни и так далее). Также известно, что в развитие шизофрении вносят вклад достаточно много факторов – как генетических, так и социалных (влияние окружающей среды). Поэтому все отличия, найденные в ДНК, обеспечивают далеко не 100% корреляцию между этим полиморфизмом и наличием/отсутствием шизофрении, и в лучшем случае получают статус «кандидаты в гены, увеличивающие риск шизофрении».

Учитывая, что только 1.5% генома человека кодируют белки, очень предсказуемо, что большинство отличий будет в некодирующих областях генома и соответственно их функция будет далека от очевидной. Значит подставляется абстрактное описание «регуляторная» функция. Логично представить, что эти «регуляторные» участки будут управлять экспрессией генов, находясь в непосредственной близости от этих целей-генов – что и проверили авторы исследования с помощью своей трехмерной карты.

«Изменение генома в предшественних нейронов человека показало, что один из этих локусов регулирует экспрессию FOXG1 гена. Это подкрепляет доказательства его потенциальной роли как гена, увеличивающего риск шизофрении (its potential role as a schizophrenia risk gene)».

И вот для одного локуса (места в геноме, он же полиморфизм) они решили отойти от описательного подхода, а посмотреть, работает ли их предсказания. Если это место в геноме действительно влияет на экспрессию генов, то при его модификации должна измениться экспрессия гена-соседа по трехмерному пространству. Так и произошло – изменилась эспрессия регулятора транскрипции FOXG1. Эти данные указывают на то, что действительно может быть связь между этим полиморфизмом и развитие клеток коры мозга. Однако отнюдь не являются прямым доказательством его связи с шизофренией: увеличение экспрессии гена, который влияет на развитие нейронов, приведет к нарушениям развития коры мозга, но далеко не факт, что эти нарушения будут проявляеться в виде шизофрении.

«Это работа создает платформу для понимания эффектов некодирующих регуляторных элементов на развитие человеческого мозга и эволюцию когнитивных способностей, и выдвигает на первый план новые механизмы, лежащие в основе нейропсихиатрических заболеваний».

Это действительно важная и техническая сложная работа, которая затрагивает фундаментальные вопросы – как происходит развитие, в данном случае развитие мозга. При всем при этом она не показывает то, что ей приписали СМИ. Приведем примеры:

«Результаты, полученные калифорнийскими учеными, подтверждают мнение, что гены играют важную роль в возникновении шизофрении. Возможно, что их влияние более существенно, чем считалось ранее».

«Ученые нашли новые генетические корни шизофрении».

«Ученые открыли «гены шизофрении»

«Ученые обнаружили, что большая часть из участков ДНК, связанных с болезнью, не кодирует сама по себе информацию о белках, как это делают “обычные” гены».

«Ученые провели исследование, чтобы понять причины возникновения болезни и выяснили, что гены играют значимую роль в возникновении шизофрении».

«Исследователи изучили трехмерную структуру ДНК незрелых нейронов коры головного мозга, чтобы понять, оказывают ли влияние обнаруженные ими замены на сворачивание хроматина, а также на функционирование различных генов».

P.S. Как доказать, что это тот самый «ген шизофрении» — в принципе также, как и для генов депрессии, аутизма и любого другого сложного нейрологического заболевания (мы описывали пример случая с аутизмом тут). Вкратце: найти убедительный ген-кандидат (ну или некодирующий участок ДНК), изменить его у мышей и посмотреть, становятся ли мыши шизофрениками. Всё. Остальное – это ассоциации, корреляции и детали механизмов, которые важны (или могут быть важны) для развития шизофрении.


Текст: Даша Овсянникова, научный обозреватель портала

Won, H., de la Torre-Ubieta, L., Stein, J. et al. Chromosome conformation elucidates regulatory relationships in developing human brain. Nature 538, 523–527 (2016). https://doi.org/10.1038/nature19847

Let's block ads! (Why?)

 



Читайте также

Жизнь |

Как изолировать фундамент дома без цокольного этажа

Жизнь |

Я в твои годы свой угол имела и двух детей...Мать гонит детей из квартиры...

Жизнь |

Crocs объявляет о сотрудничестве с Vladimir Cauchemar





Реальные статьи от реальных "живых" источников информации 24 часа в сутки с мгновенной публикацией сейчас — только на Лайф24.про и Ньюс-Лайф.про.



Разместить свою новость локально в любом городе по любой тематике (и даже, на любом языке мира) можно ежесекундно с мгновенной публикацией и самостоятельно — здесь.

Популярное сегодня

Другие новости сегодня

Фотограф Znak.com получил черепно-мозговую травму на митинге в поддержку Навального

Открыта запись в детский сад на новый 2021-2022 учебный год

Законно ли требование носить маски в общественных местах?

Алименты в размере прожиточного минимума




Светские новости от партнёров