Language
Country/Area
No result found
Знаете ли вы, как факторы окружающей среды незаметно влияют на экспрессию наших генов?
Понимание генов многими людьми часто остается в рамках простой модели наследования, но на самом деле на выражение многих сложных характеристик влияют многочисленные гены и факторы окружающей среды. Эти сложные черты трудно объяснить с помощью законов наследственности Менделя, что побуждает ученых исследовать тонкие взаимодействия между генами и окружающей средой.
Существование сложных признаков заставило научное сообщество переоценить традиционные представления о генетической наследственности, особенно при объяснении постоянно меняющихся признаков.
В качестве примера возьмем рост человека. Это типичный непрерывный признак, и на показатели роста влияют многие гены. Исследования показывают, что около 50 генов участвуют в регуляции роста человека, и с этим также связаны факторы окружающей среды, такие как потребление пищи.
Помимо высоты, к другим сложным характеристикам относятся урожайность, цвет растений и многие заболевания, такие как диабет и болезнь Паркинсона. Основная цель современной генетики — понять молекулярные механизмы того, как эти генетические вариации способствуют возникновению сложных признаков.
Историческая справка
После повторного открытия работы Менделя в 1900 году в научном сообществе разгорелись горячие споры о том, можно ли использовать законы Менделя для объяснения наблюдаемых непрерывных изменений. Среди них ученые биометрической школы считают, что большинство непрерывных признаков, таких как рост, являются наследственными, но не могут быть объяснены каким-либо одним менделевским генетическим фактором.
В 1919 году исследование Леонарда Фишера стало поворотным моментом в этой дискуссии, когда он показал, что аддитивный вклад множества генетических факторов в каждый признак может объяснить вариации непрерывных признаков. Однако количество генов, участвующих в этих признаках, остается неясным, и до недавнего времени было обнаружено множество генетических вариантов, большинство эффектов которых не были учтены в GWAS (полноценные исследования ассоциаций), что заставило нас переосмыслить генетику.
Типы сложных функций
Характеристики измерений
Измеримые черты — это черты, которые возникают в континууме и на которые влияют множество генов с разной степенью эффекта. Если взять в качестве примера рост, то наследственность оценивается примерно в 60-80%.
Целочисленные функции
Работа целочисленных функций описывается целыми числами. Например, курица может нести от одного до пяти яиц в неделю, но не несколько десятых яиц. На такие характеристики также может влиять окружающая среда.
Пороговые функции
Пороговые функции имеют ограниченное количество выражений (обычно два). Такие характеристики обычно наблюдаются в медицинском контексте, например, наличие или отсутствие диабета 2 типа. Таким образом, многие заболевания демонстрируют эту закономерность.
Методы исследования сложных признаков
Исследование близнецов
Наблюдая за монозиготными (идентичными) и дизиготными (разнояйцевыми) близнецами, ученые могут изучить влияние окружающей среды на сложные признаки. Поскольку однояйцевые близнецы обычно на 100% имеют одну и ту же ДНК, различия в производительности между ними обусловлены в первую очередь факторами окружающей среды.
Сопоставление QTL
Многие сложные признаки определяются локусами количественных признаков (QTL). Исследователи выбирают или отфильтровывают интересующие характеристики, а затем используют генетическое картирование, чтобы найти соответствующие области генов и изучить все гены, которые могут повлиять на эти характеристики.
GWAS
Полногеномные исследования ассоциаций (GWAS) – это метод, используемый для обнаружения генетических вариантов, связанных со сложными признаками. Путем случайного скрещивания популяций исследователи могут тестировать все генетические варианты одновременно и искать различные варианты SNP, сравнивая две популяции на наличие или отсутствие признака.
Понимание генетической архитектуры
Генетическая архитектура — это комплексное объяснение всех генетических факторов, влияющих на сложные признаки. Недавние исследования показали нам, что большинство генных локусов, идентифицированных с помощью GWAS, на самом деле находятся в некодирующих областях, что позволяет предположить, что эти варианты могут в основном участвовать в регуляции генов, а не напрямую изменять последовательность белков.
Изучая функциональные последствия этих вариантов, многие исследователи сосредоточили внимание на ключевых генах и путях. Однако в некоторых исследованиях была предложена «гипотеза всего генома», согласно которой, хотя случайные гены оказывают небольшое влияние, их коллективное влияние может превышать влияние основных генов. По мере углубления исследований мы все больше понимаем, что взаимодействие между факторами окружающей среды и генами — это не простая причинно-следственная связь, а сложный танец.
Действительно ли факторы окружающей среды слегка меняют нашу генетическую экспрессию и оказывают долгосрочное влияние на здоровье в будущем?
