Что могут рассказать рыбки данио о нашей выживаемости перед лицом мутаций?

Раньше биологи индуцировали мутации во всем геноме, изолировали организм с интересующим их заболеванием или аномалией и затем работали в обратном направлении, чтобы определить ответственный ген. Этот процесс часто занимал годы.

Теперь, благодаря инструменту редактирования генома CRISPR/Cas9, биологи могут нацеливаться на конкретные гены, чтобы увидеть, как индуцированная мутация проявляется в организме. Однако ожидаемые физические изменения происходят не всегда.

Новое исследование Стивена Фарбера и Дженнифер Андерсон из Института Карнеги показало, как организм может обходить вредные мутации. Они изучали этот механизм на примере позвоночного организма, актуального для человека — рыбки данио.

Иногда организм компенсирует мутацию в гене, изменяя регуляцию экспрессии других связанных генов. В других случаях клетки обходят ошибки в процессе транскрипции ДНК в РНК и трансляции РНК в белок. Например, клетки могут генерировать РНК, которые "вырезают" вредную мутацию в процессе сплайсинга. В результате может производиться белок, лишенный небольшого фрагмента.

"Результат может быть не идеальным, но эти компенсирующие меры означают, что организмы могут выполнять часть работы с менее чем совершенным белком", — сказал Фарбер. — "Эти обходные пути показывают, что с эволюционной точки зрения у нас есть довольно надежные механизмы, чтобы продолжать выживать, несмотря на мутации".

Это ставит вопрос о том, как лучше создавать мутации для понимания генетической основы болезней — сохраняя потрясающую эффективность современных методов, но учитывая собственные обходные пути организма, которые могут мешать ученым индуцировать вредную мутацию.

Исследователи обнаружили, что хороший способ выявить такие геномные обходные пути — изучить фазу РНК, которая является посредником между геном и белком.

"Наша работа показывает, что анализ на уровне РНК может помочь нам лучше понять не только как интерпретировать, но и как проектировать целевые мутации", — добавил Фарбер. — "Мы предлагаем руководство, чтобы увеличить шансы исследователя нарушить интересующий ген и в конечном итоге охарактеризовать его функцию. Такой фундаментальный научный подход ускоряет разработку диагностики и терапии для множества человеческих болезней и расстройств".

В исследовательскую группу также вошли Тимоти Маллиган и Мэн-Цзе Шень из Института Карнеги, а также сотрудники лабораторий Ду (Медицинская школа Университета Мэриленда) и Буш-Нентвич (Институт Сэнгера).

Исследование опубликовано в журнале PLOS Genetics.