Новое исследование пролило свет на то, как смертельные генетические заболевания могут передаваться по наследству, согласно исследованию, опубликованному сегодня (27.06.2018) в рамках проекта, возглавляемого Бирмингемским университетом, Имперским колледжем Лондона и европейскими коллегами в журнале Nature Communications.
ДНК в митохондриях, электростанциях клетки, передается от матери к ребенку. Но в каждой клетке много митохондрий, и эти митохондрии могут иметь разные генетические особенности. Если мать несет смесь типов митохондриальной ДНК (мтДНК), это может затруднить определение функций, которые унаследуют их дети. Для матерей с мутацией мтДНК, вызывающей заболевание, это затрудняет планирование семьи и клиническую терапию.
В частности, роль возраста матери долгое время оставалась загадкой. Повышается ли вероятность того, что ребенок унаследует определенную особенность мтДНК, когда матери моложе или старше? Ответ на этот вопрос может помочь спланировать клинические стратегии для улучшения фертильности и предотвращения наследования смертельных митохондриальных заболеваний.
Чтобы решить эту проблему, команда использовала передовые технологии, чтобы выявить смеси мтДНК в яйцеклетках материнских мышей в широком диапазоне возрастов и в пометах потомства, произведенного матерями. Вместе они разработали математическую модель, описывающую изменения и наследование мтДНК от матери к потомству. В этом исследовании они объединили модель и данные, чтобы узнать, как различные биологические процессы влияют на мтДНК через поколения и между поколениями.
Команда обнаружила, что вариабельность мтДНК резко возрастает по мере того, как матери стареют. Это означает, что вероятность наследования более экстремальных – как более низких, так и более высоких – уровней генетической особенности увеличивается для матерей старшего возраста.
Доктор. Иэн Джонстон из Школы биологических наук Бирмингемского университета, который совместно руководил исследованием, сказал: "Двигаясь вперед, мы стремимся использовать эти мощные способы использования больших наборов данных для описания и прогнозирования динамики наследования мтДНК у людей, а также узнать, что именно в этих типах мтДНК предсказывает их эволюцию от поколения к поколению."
Доктор. Йорг Бургшталлер из UVM Vienna сказал: "У пожилых матерей больше шансов получить яйца с низким уровнем данного типа мтДНК. Это может повысить их шанс выбора яиц с низким уровнем мутаций в циклах ЭКО."
Команда также обнаружила, что разные смеси мтДНК наследуются по-разному – некоторые типы мтДНК предпочтительны для наследования, а некоторые – нет. Они использовали свои выводы, чтобы создать способ предсказать, как со временем меняется риск того, что потомство унаследует вызывающие заболевание особенности мтДНК.
Доктор. Ник Джонс из Имперского колледжа Лондона, соавтор исследования, сказал: "Именно эта комбинация математической модели с беспрецедентным объемом экспериментальных данных позволила нам выявить тонкие механизмы, влияющие на наследование мтДНК."