Предсказание генома человека с помощью эволюции

Учёные создали независимый эталон для изучения всей вариативности человека, проанализировав эволюцию наших ближайших родственников. Метод, разработанный профессором Темпльского университета Судхиром Кумаром и коллегами, описан в онлайн-публикации журнала Molecular Biology and Evolution.

Существует два способа составить карту вариаций генома человека: секвенировать геномы всех людей (как в проекте "1000 Genomes") или, как в нашем подходе, собрать все геномные данные других видов и предсказать, каким должен быть эталонная последовательность человека.

Анализируя "величайшие хиты" эволюции и паттерны сохранения генома у разных видов, подход Кумара предсказывает вероятные мутации у людей и судьбу человеческих вариаций.

Команда использовала эволюционное древо из 46 видов позвоночных, охватывающее более 500 миллионов лет, чтобы рассчитать эволюционную вероятность (EP) для каждой возможной мутации в каждой позиции генома. Метод применили ко всем белок-кодирующим генам (более 10 миллионов позиций). Для подавляющего большинства потенциальных мутаций (94.4%) EP оказалась очень низкой (менее 0.05), что согласуется с представлением о вредности большинства мутаций.

Затем учёные создали полный эволюционный каталог всех вариаций человеческих белков — эволюционный вариом (eVar). Его можно использовать для изучения болезней и адаптаций человека, а также применять к геномам других видов.

Сравнение eVar с данными проекта "1000 Genomes" показало, что EP корректно диагностирует как доброкачественные, так и болезнетворные мутации. Набор данных по раку также подтвердил точность предсказаний раковых мутаций с помощью EP.

Было обнаружено 36 691 вариация, которые, согласно данным EP, были эволюционно маловероятны (EP < 0.05), но встречались у 100% участников проекта "1000 Genomes". Кумар предполагает, что эти вариации могут быть сильными кандидатами на роль адаптивных изменений, которые делают нас уникально человечными.