Большинство млекопитающих, как и люди, болеют раком. Однако некоторые из них имеют уникальную устойчивость к этой болезни, а также к многим другим.
Исследователи из Университета Юты (США) решили разобраться, в чём же секрет. Команда провела масштабную работу, в ходе которой секвенировала геномы нескольких животных и сравнивала их с человеческими. Объектами исследований стали голые землекопы, слоны, дельфины и косатки, летучие мыши и тринадцатиполосные суслики.
Специалистов интересовала так называемая мусорная ДНК (или некодирующая), последовательности геномной ДНК, не все функции которых пока установлены. У человека, например, в прямом смысле мусорной является 75% ДНК (и это, впрочем, хорошо).
Однако не вся некодирующая ДНК бесполезна, поскольку она содержит особые «переключатели», которые контролируют экспрессию генов.
По мнению автора работы Кристофера Грегга (Christopher Gregg), именно в мусорной ДНК могут содержаться ещё не изученные области генома, которые отвечают за устойчивость к различным болезням.
Поэтому в ходе работы в геноме каждого из животных исследователи искали те области, которые являются общими для всех позвоночных, однако развиваются в ходе эволюции намного быстрее у одного конкретного рода или семейства. Поясним, что такое ускоренное развитие тех или иных частей генома (за счёт более активной экспрессии определённых генов) проявляется и внешне: в чертах, которые делают животное узнаваемым и запоминающимся. Среди них, к примеру, массивный размер тела у слонов, крылья летучих мышей, уникальная окраска сусликов и так далее.
В результате команда выяснила, что в геноме летучей мыши есть области, связанные с эволюцией крыла, которые пригодятся в изучении аномалий развития рук и ног у людей (например, сращения пальцев).
В геноме дельфинов и косаток были найдены области, связанные с развитием глаз и адаптацией к среде с высоким давлением. Их изучение будет полезно в понимании нарушений свёртывания крови.
Геном тринадцатиполосного суслика интересен участками, связанными с окраской и пигментацией; дальнейшая работа с ними, вероятно, поможет лучше понять природу альбинизма, а также синдрома множественного лентиго (синдрома леопарда).
Изучение генома голых землекопов пригодится в разработке новых методов борьбы с глаукомой и других нарушений зрения.
Что же касается слонов, то их геном имеет участки, которые отвечают за устойчивость к раку. И как раз это заинтересовало исследователей больше всего.
Напомним, что рак зарождается, когда обычная клетка случайно мутирует во время деления и превращается в дефектную. У огромных слонов клеток в организме в сто раз больше, чем у людей, стало быть, больше шансов на развитие онкологии. Между тем у животных вероятность развития рака составляет один к двадцати, а вот для человека – один к пяти.
Ранее специалисты полагали, что всё дело в повышенном содержании белка р53, который защищает клетки от канцерогенеза (трансформации здоровых клеток в опухолевые). У слонов насчитывается 40 копий генов, кодирующих это белок, а вот у людей – лишь одна.
Однако теперь выяснилось, что дело не только в этом. Оказывается, мусорная ДНК слонов содержит участки, которые препятствуют возникновению мутаций, а значит, и развитию болезней.
Команда определила три гена (FANCL, VRK2 и BCL11A), которые особым способом реагируют на повреждения и играют важнейшую роль в репарации (самопочинке) ДНК.
Лабораторные тесты с образцами крови взрослых африканских слонов показали, что некоторые некодирующие последовательности ДНК действительно отвечают за «ускоренный ремонт» при нанесении ущерба.
Но, что самое главное, те же гены присутствуют и у людей, просто они не столь активны. Однако, если заставить их работать как у слонов, это, вероятно, поможет защитить человека от возникновения нежелательных мутаций и развития рака, заключают авторы в своей статье, которая была опубликована в издании Cell Reports.
Они также отмечают, что исследование и «картирование геномных джунглей» животных непременно продолжится: современные методы позволят найти ещё немало интересного и отыскать новые подходы к лечению самых разных болезней.
Кстати, таких примеров уже очень много: например, генетические особенности иглистых тритонов используются для создания новых методов регенеративной медицины, а голые землекопы, помимо прочего, помогают учёным раскрывать секреты долголетия.
Автор: Юлия Воробьёва