Исследователи из Монреальского неврологического института Университета Макгилла выявили фундаментальный процесс передачи генов от матери к ребенку. Новое исследование, опубликованное в декабрьском номере журнала Nature Genetics, определяет механизм, который играет ключевую роль в передаче мутаций от одного поколения к другому, обеспечивая беспрецедентное понимание метаболических заболеваний.
ДНК, которая передается только от матери своим детям, хранится в митохондриях, отделе клеток, который обеспечивает энергию для тела. Мутации в митохондриальной ДНК (мтДНК) являются важными причинами более 40 известных типов заболеваний и расстройств, которые в первую очередь влияют на функцию мозга и мышц, некоторые из которых серьезно истощают, с такими симптомами, как инсульт, эпилепсия, глухота и слепота. Одна очень распространенная мутация в Квебеке вызывает наследственную по материнской линии слепоту, которая теперь восходит к Fille du Roi, посланной королем Франции в 1600-х годах для исправления гендерного дисбаланса в недавно колонизированной стране.
Исследователи MNI обнаружили генетическое узкое место, которое определяет долю мутировавшей мтДНК, которую матери передают своему потомству. Это важно, потому что в клетках много копий митохондрий, и их распределение в тканях играет роль в тяжести и симптомах заболевания. Поэтому знание того, как передается мтДНК, важно для понимания и лечения ряда заболеваний, наследуемых по материнской линии, и дает возможность для генетического консультирования и лечения.
"Доля мутировавших копий ДНК быстро и непредсказуемо меняется от матери к ребенку, поэтому очень трудно предсказать, какая доля мутировавшей ДНК будет передана." говорит доктор. Эрик Шубридж, нейробиолог из MNI и ведущий исследователь исследования. "Теперь мы понимаем, что это частично связано с генетическим узким местом, при котором лишь небольшое количество исходных копий мтДНК от матери фактически передается ребенку. Это узкое место возникает во время развития яиц у пораженных самок.
Только небольшой набор мтДНК самки выбирается для репликации, в результате чего особь производит яйца с широким диапазоном пропорций мутированной мтДНК. Эти яйца дают потомство с долей мутированной мтДНК, которые отличаются друг от друга и отличаются от доли мутированной мтДНК у матери. Это объясняет, почему возникновение и тяжесть заболевания, вызванного мутировавшей мтДНК, может варьироваться у потомков от пораженной матери. Выявление и локализация генетического узкого места в нашем исследовании укрепляет наши знания о правилах и процессах передачи и улучшает наши возможности для генетического консультирования."
Важное применение этого исследования – профилактика заболеваний на пренатальной стадии, потому что лечение больных пациентов обычно неэффективно, а болезни часто заканчиваются летальным исходом. Исследование определяет узкое место, которое возникает в процессе созревания яйца в раннем постнатальном периоде жизни самки, подтверждая знание о том, что зрелые ооциты или яйцеклетки содержат полный набор копий мтДНК. Эти данные делают возможной предимплантационную генетическую диагностику, при которой ооцит проверяется на наличие вредных мутаций до оплодотворения, например, для экстракорпорального оплодотворения. Это предотвращает передачу вредных мутаций и позволяет избежать прерывания беременности в случаях, когда эмбрион несет фатальное неврологическое расстройство.
Источник: Монреальский неврологический институт и больница