Международный консорциум исследователей создал самую подробную на сегодняшний день генетическую карту генома человека. Основанная на ДНК 30 000 афроамериканцев, карта показывает места в геноме, где обмен генами между материнскими и отцовскими хромосомами особенно распространен. Такие «горячие точки» рекомбинации важны, в том числе, для развития болезней.
«Если рекомбинация пойдет не так, это может привести к мутациям, вызывающим наследственные заболевания», - говорит Саймон Майерс из Оксфордского университета, один из двух руководителей исследования. Если сегмент гена оказывается в неправильном месте или дублируется, результатом может быть врожденная анемия или наследственные заболевания, связанные с истощением мышц. Исследователи выявили в среднем 70 таких высокоактивных обменных пунктов среди афроамериканцев на человека. По мнению исследователей, их значительно больше и они отличаются от европейцев.
«Более половины афроамериканцев имеют версию механизма биологической рекомбинации, которая отличается от таковой у европейцев. В результате афроамериканцы испытывают рекомбинацию там, где она почти никогда не встречается у европейцев», - пишут исследователи в журнале Nature. Карта не только дает представление о разной истории развития двух популяций. Различия в геноме также могут объяснить, почему афроамериканцы и африканцы страдают от других генетических заболеваний, чем европейцы.
Обмен фрагментами хромосом
Ключом к уникальности каждого человека является рекомбинация - индивидуально новая комбинация материнской и отцовской ДНК. Это происходит, в том числе, когда хромосомы перекрещиваются в ходе мейотического деления и тем самым обмениваются частями. В отличие от мутаций, которые представляют собой только ошибки выборочного копирования в отдельных участках генов, этот «кроссовер» может привести к рекомбинации обширных участков генов.
«У людей эта рекомбинация неравномерно распределена по геному, а происходит в «горячих точках»: участках длиной около 2000 оснований, в которых скорость кроссинговера намного выше, чем в соседних последовательностях ДНК», говорят исследователи.
Рекомбинация как отклонение от типичного паттерна
Для своего исследования они воспользовались тем фактом, что геном афроамериканцев содержит около 80 процентов африканских и 20 процентов европейских частей. Разрывы и внезапные отклонения от типичного рисунка соответствующих участков гена, простирающиеся на миллионы оснований, указывают на рекомбинацию. В целом исследователи обнаружили около 2500 горячих точек рекомбинации, которые были активны только у людей западноафриканского происхождения, но не у европейцев..
Предыдущие исследования на европейцах уже идентифицировали мотив ДНК из 13 оснований, который, по-видимому, характеризует такие горячие точки. Этот мотив ДНК также был обнаружен в геноме афроамериканцев, но только примерно в двух третях горячих точек. В остальных исследователи идентифицировали еще один мотив ДНК длиной 17 оснований. Это характерно для африканского варианта механизма рекомбинации.