МОСКВА, 20 августаПрограмма для расчета частоты мутаций в ДНК разных организмов создана специалистами БФУ в рамках исследовательской группы. По словам авторов, полученные в ходе разработки знания могут помочь создать лекарство от старения. Результаты представлены в журнале Nucleic Acids Research.
Для изучения одного из процессов возникновения наследственных изменений в организме — мутагенеза — некоторые группы ученых проводят эксперименты по накоплению мутаций. Это позволяет получать уникальные данные об изменениях всего генома (совокупности наследственного материала в клетке организма) или его части, пояснили в Балтийском федеральном университете имени Иммануила Канта (БФУ).
В университете подчеркнули, что подобные эксперименты стоят миллионы рублей и обычно длятся больше года, поэтому сейчас специалисты активно ищут другие методы изучения мутагенеза. Ученые БФУ, Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН и Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН разработали программу, которая позволяет реконструировать спектры мутаций — комплексы определенных типов мутаций. Это возможно благодаря филогенетическому анализу (поиску родственных организмов).
«Для изучения факторов, особенностей и последствий мутагенеза и связанной с ним эволюции различных организмов мы решили разработать инструмент, который сможет оценивать правила мутагенеза на основе популяционной или видовой изменчивости известных последовательностей из существующих баз данных и генных банков», — рассказал один из авторов программы, инженер Центра геномных исследований БФУ Богдан Ефименко.
Он отметил, что в перспективе метод позволит изучать реакцию организмов на окружающую среду. Например, загрузив в программу последовательности генов рыб из региона с высокой антропогенной нагрузкой и рыб того же вида из озера в горах, можно выяснить, чем отличаются спектры мутаций и скорость мутаций, а также установить причину различий.
Кроме того, по словам экспертов, путем анализа большого количества последовательностей ДНК можно выявить некоторые интересные закономерности.
«Взяв из баз данных все последовательности митохондриальных генов позвоночных, мы обнаружили, что мутагенез митохондриальной ДНК (мтДНК) позвоночных практически одинаков у разных видов и даже классов, за исключением птиц, которые имеют уникальный образ жизни и интенсивный метаболизм», — пояснил Ефименко.
Он добавил, что знание скорости мутагенеза позволяет строить более точные филогенетические деревья, оценивать генетическое разнообразие популяций и вероятность генетических заболеваний, уточнять более точный возраст биологических образцов (древней ДНК), изучать механизмы старения и методы борьбы с ним.
«Со временем люди узнают, какие мутагенные факторы влияют митохондриальная ДНК, и что делать, чтобы уменьшить это влияние и уменьшить количество соматических мутаций, которые негативно влияют на наши клетки и приводят к старению организма. Вот тут-то и пригодятся все наши знания о том, как мутирует мтДНК, о том, что мтДНК схожа между видами и о том, что мы можем выбрать любой организм для проверки различных гипотез», — пояснил специалист.
По его словам, инструмент также можно использовать для описания особенностей мутагенеза различных быстро эволюционирующих патогенных организмов (бактерий и вирусов), что в будущем, вероятно, поможет в производстве вакцин.