Карта генетических взаимодействий раскрывает "электропроводку" клеточной жизни

Исследователи из Центра Доннелли Университета Торонто создали первую карту, показывающую глобальную сеть генетических взаимодействий в клетке. Она начинает объяснять, как тысячи генов координируются друг с другом, чтобы управлять клеточной жизнью.

Исследование, опубликованное в журнале Science, возглавили профессора Университета Торонто Бренда Эндрюс и Чарльз Бун, а также профессор Чад Майерс из Университета Миннесоты. Оно открывает путь к новому способу изучения вклада генов в болезни и потенциально — к разработке высокоточной терапии.

• Справочное руководство: Учёные создали "справочное руководство" по составлению карт генетических взаимодействий в клетке, что позволит искать высокосвязанные гены в человеческих сетях, влияющие на генетические заболевания.
• 15 лет работы: Исследование заняло 15 лет и основано на пионерской работе с клетками дрожжей — относительно простой, но мощной модели человеческих клеток, имеющей около 6000 генов.
• Генетическая избыточность: Ранее удаление каждого гена поодиночке показало, что для выживания необходима лишь малая их часть (около 20% как в дрожжах, так и в человеческих клетках). Это говорит о "буферизации": большинство генов имеют функциональные резервные копии.
• Синтетическая летальность: Чтобы понять этот механизм, учёные начали удалять гены попарно, проанализировав почти все 18 миллионов возможных комбинаций у дрожжей. Они искали редкие пары "синтетически летальных" генов, потеря которых по отдельности не страшна, но вместе приводит к гибели клетки (по аналогии с передним и задним тормозом у велосипеда).
• Прогноз функции генов: Такие пары, как правило, контролируют один и тот же процесс в клетке, что позволяет предсказать функцию неизученного гена на основе паттерна его взаимодействий.
• Перспектива для человека: Становится ясно, что гены человека также имеют функциональные резервы. Поэтому для поиска причин болезней нужно искать пары генов, а не одиночные гены, что означает проверку около 200 миллионов возможных комбинаций.
• Применение в онкологии: Концепция синтетической летальности уже меняет лечение рака. Мутации в раковых клетках можно сравнить с потерей одного "тормоза". Если найти их уязвимый резервный ген ("второй тормоз"), можно создать препарат, который будет атаковать только больные клетки, не затрагивая здоровые.

Накопленный опыт работы с дрожжевой картой теперь позволяет начать картирование генетических взаимодействий в человеческих клетках. В сочетании с данными полногеномного секвенирования и персональных устройств это откроет путь к поиску комбинаций генов, лежащих в основе физиологии и болезней человека.