Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки - Ангелина Владимировна Потапова

комбинаций, которые достались нам от неандертальцев [13]. Такая комбинация очень распространена в Бангладеше и Южной Азии и редко встречается в Европе и почти никогда в Африке: вероятно, дело в том, что предки современных жителей теплого континента не выходили за пределы материка и не скрещивались с неандертальцами. Как раз в этих географических областях наблюдается большой процент тяжелых случаев болезни.

А чем же хорош Homo Sapience? Неожиданно, но в геноме наших предков были варианты генов, которые могут быть связаны с творчеством и коммуникацией [14]. Сапиенсы склонны к более глубокому и всестороннему анализу явлений, лучше находят причинно-следственные связи и способны творчески воспроизводить информацию. Большое количество изменений в геноме после разделения веток человеческого вида на Ното и неандертальцев затрудняет процесс поиска того самого гена, который связывают с творчеством и способностью к коммуникациям. Изучать это ученые начали издалека: выявляли гены, влияющие на обучение и память человека. И обнаружили, что совокупность таких генов характерна только для наших предков, появившихся 100 тыс. лет назад и позже. Вероятно, лучшая способность коммуницировать друг с другом и добиваться целей не в одиночку позволила сапиенсам получить эволюционное преимущество в гонке за выживание. Поэтому только умение разговаривать друг с другом и дружить позволит нам развиваться дальше, без этих навыков мы просто вымрем, как неандертальцы.

Пол и ориентация, виноваты ли гены?

Когда речь идет о каком-то признаке, где нужно установить, что его предопределяет – генетика или влияние внешней среды, – правильным ответом будет и то и другое.

Как понять, какой ген отвечает за проявление конкретного признака?

Есть участки ДНК, которые регулируют друг друга: в какой ситуации повышать свою активность, а в какой снижать. Чтобы узнать, насколько велика активность конкретного гена, можно измерить уровень мРНК – посредника между ДНК и новым белком. Чем активнее ген, тем больше мРНК с него считывается. Поэтому по уровню мРНК в интересующей нас клетке можно понять, где какие гены более активны.

РНК (рибонуклеиновая кислота) – это одноцепочная молекула, которая служит для образования белка.

Так, ученые составили карту тканевой генетической активности, чтобы выяснить, насколько активность одинаковых генов различается у мужчин и женщин [15].

Несмотря на большое сходство генотипа мужчин и женщин, существуют гены, которые есть у обоих полов, но их экспрессия (влияние на проявление признака) происходит по-разному. Действительно, исследователи выяснили, что 37 % наших генов работают по-разному у мужчин и женщин хотя бы в какой-то одной ткани. Например, у мужчин с разными вариантами гена DPYSL4 будет разный процент жира в теле. А вот у женщин ген DPYSL4 на жир в теле не влияет.

Всерьез заинтересовались проблемой соответствия участка гена и кодируемого им признака у мужчин и женщин авторы статьи, опубликованной в ВМС Biology [16]. Выборка состояла из 357 мужчин и 187 женщин. Исследователи выявили отличие в 6,5 тыс. генов, отвечающих за развитие тканей. Например, в мышцах мужчин выше активность генов, которые отвечают за большую мышечную массу. А в молочных железах мужчин обнаружили гены, которые не работают в женском организме: скорее всего, они подавляют лактацию.

Это дало ученым возможность сделать предположение о причинах различной подверженности болезням: на такие «полоспецифичные» гены сильнее действует естественный отбор, быстрее накапливаются мутации именно у мужчин. Вспомним, что болезнь Паркинсона развивается у мужчин чаще, чем у женщин. Возможно, на подобные данные в будущем будут опираться при разработке индивидуальной терапии препаратами.

Однако есть и более радостные новости: отличий в работе «генов головного мозга» не выявили [17].

Что же касается только женщин, на сегодняшний день есть информация по поводу взаимосвязи гиперэкспрессии (чрезмерной активности генов, которая усиливает проявление какого-либо признака) генного комплекса ESC/E(Z) и предменструального дисфорического расстройства (ПМДР) – тяжелой формы ПМС, которая является наследуемой [18].

В развитии ПМС ведущая роль принадлежит половым гормонам. Их уровень меняется в зависимости от фазы цикла. Причины возникновения всех симптомов еще не до конца ясны, так как имеет место огромный комплекс факторов. Например, индивидуальные генетические особенности женщины, диета, уровень стресса, количество алкоголя и наличие вредных привычек [19].

В исследуемой группе женщин с ПМДР ученые выявили гиперэкспрессию более половины генов комплекса ESC/E(Z), которые кодируют синтез половых гормонов в ответ на факторы среды по сравнению с контрольной группой [17]. Один и тот же стероидный гормональный стимул яичников вызывает разную реакцию у женщин с ПМДР по сравнению с контрольной группой. Стоит заметить, что дизайн исследования полностью исключал влияние многих внешних факторов, таких как питание, стресс или физическая активность. Более подробный механизм связи с изменением настроения и воздействием на нейроны еще предстоит выяснить.

А что насчет ориентации? Согласно данным одного исследования гомосексуальную ориентацию от 8 до 25 % могут определять гены [20]. Сразу хочется отметить: все-таки на сексуальную ориентацию влияет множество факторов, которые еще предстоит изучить, и притом нет единого «гомо-гена». Кроме того, авторы исследования не использовали чтения полных геномов. Они смотрели вариации в некоторых, далеко не во всех, участках ДНК. Поэтому требуется провести еще много исследований, чтобы наверняка установить генетическую природу ориентации [21].

Но на этом поиски не остановились: группа ученых под руководством Андреа Ганна из Массачусетской больницы в Бостоне взяла генетический материал 409 тыс. человек 40–69 лет, зарегистрированный в UK Biobank, и 68,5 тыс. из базы данных 23AndMe. Этот генетический материал проанализировали, чтобы узнать о наличии каких-то закономерностей в геноме в зависимости от сексуальной ориентации.

И что же? В своей работе ученые использовали огромную выборку, но так и не нашли единого гена, который отвечал бы за гомосексуальность. Были отмечены предрасполагающие комбинации генов, которые при определенных условиях могут проявить себя. А могут и нет. Думаю, что работы в этом направлении еще будут появляться в ближайшее время, ведь геном до сих пор остается не до конца изученным, а вопрос открытым.

Ген гения

Мозг материален, а значит, любое отклонение в его работе можно зафиксировать физически. Нас интересуют генетические мутации при различных вариантах нарушений психики.

Довольно масштабное исследование в 2018 году провела международная группа ученых, а результаты опубликовала в журнале Science [22].

В экспериментальную группу входили данные о генотипах 265 218 пациентов с одним из 25 психических или неврологических расстройств. В контрольную группу взяли информацию о генотипах 784 643 людей без диагноза. А также 17 фенотипов в общей сложности от 1 191 588 человек, чтобы оценить степень влияния генетических факторов риска. Установили, что почти все нарушения психики коррелируют с изменениями работы