Возраст отца влияет на число новых мутаций у щенков
Международное исследование показало, как и когда возникают совершенно новые генетические мутации (de novo мутации) у собак. Ключевой вывод: более высокий возраст отца увеличивает количество de novo мутаций у щенков. Возраст матери также оказывает влияние.
Исследование, проведённое в Университете Хельсинки и Исследовательском центре Folkhälsan, проанализировало 390 трио «родители–потомок». Такая схема, когда секвенируются геномы щенка и обоих родителей, позволяет точно идентифицировать мутации, отсутствующие в геномах родителей — те, что произошли в сперматозоиде, яйцеклетке или вскоре после зачатия. Хотя эти редкие мутации лежат в основе эволюции, они также могут предрасполагать их носителей к наследственным заболеваниям.
«Объединив расширенные родословные в нашем биобанке с исключительно полным секвенированием ДНК, мы определили, как и где в геноме возникают de novo мутации», — говорит профессор Ханнес Лохи.
Результаты, опубликованные в Genome Biology, также показывают, почему собаки отличаются от людей в определённых областях генома, и что эти находки означают для здоровья собак и селекции.
Возраст родителей влияет на число изменений в геноме
Исследование показало, что в среднем при рождении у щенков возникает всего несколько десятков совершенно новых изменений ДНК, а скорость мутаций за поколение удивительно схожа у разных пород, несмотря на интенсивную селекцию.
Возраст родителей явно связан с числом новых мутаций. Более высокий возраст отца, в частности, увеличивал число новых мутаций у щенков сильнее, чем ранее сообщалось для людей. Также наблюдался отдельный, хотя и менее выраженный, материнский эффект.
Крупные породы, по-видимому, накапливали относительно больше мутаций раннего периода жизни, в то время как число de novo мутаций у мелких пород росло быстрее с возрастом. Однако общее число мутаций за поколение оставалось на одном уровне независимо от породы.
Новое понимание генома собаки
В расположении новых мутаций наблюдался явный перекос в сторону регуляторных областей генов, известных как CpG-островки. У собак наблюдался явный рост новых мутаций в этих «включающих/выключающих» областях по сравнению с другими частями генома — в отличие от людей. Белок PRDM9 играет ключевую роль у людей и других млекопитающих: он регулирует генетическую рекомбинацию в мейозе. Этот регулятор отсутствует у собак, что частично объясняет различия в локализации de novo мутаций.
В данных также наблюдался исключительный случай: один щенок нёс во много раз больше мутаций, чем обычно, большинство из которых произошли от матери. Этот случай соответствует возможности временного нарушения репарации ДНК во время дифференцировки яйцеклетки. Это явление также наблюдалось у людей.
Применение результатов для анализа эволюционной истории собак и волков позволило получить более точную оценку времени их расхождения, указывающую на период 23 000–30 000 лет назад.
«Понимание того, когда и где возникают новые мутации ДНК, помогает уточнять решения по разведению, в том числе с учётом возраста родителей», — заключает Лохи.
Результаты также предоставляют базовую линию для исследований генома человека.