Где ломается ДНК? Вот она — точка, с которой начинаются скрытые мутации

Учёные из Института медицинских исследований Стоверса впервые точно определили место, где человеческие хромосомные структуры разрываются и объединяются, образуя так называемые робертсоновские хромосомы. Это открытие помогает объяснить давнюю генетическую загадку и показывает неожиданную роль повторяющихся участков ДНК в формировании геномов.

Исследованием руководил Леонардо Гомес де Лима, постдокторант из лаборатории Дженнифер Гертона. Результаты работы продемонстрировали, каким образом происходят такие фузии, почему они сохраняют устойчивость и какую ключевую функцию может выполнять репетитивный генетический материал, который раньше часто называли «мусорным». По словам самой Гертона, это первый случай, когда удалось установить точное место разрыва наследственного кода, и это открывает путь к новому пониманию эволюции хромосом.

Робертсоновские варианты встречаются примерно у одного человека из 800. Люди с подобными изменениями, как правило, остаются здоровыми, но наличие таких объединений повышает риск бесплодия, выкидышей или рождения ребёнка с синдромом Дауна. Теперь, когда удалось выявить конкретный участок разрыва, исследователи надеются, что в будущем это позволит давать более точные рекомендации и предлагать дополнительные возможности генетического консультирования.

Чтобы найти точку слияния, команда использовала технологию секвенирования длинных прочтений. Она позволяет анализировать протяжённые отрезки репетитивной ДНК, которые ранее было невозможно изучать стандартными методами. Сравнив три робертсоновские структуры с нормальными, учёные обнаружили одинаковый разрыв в повторяемой последовательности SST1. Ранее аналогичного результата не удавалось получить ни у человека, ни у других видов.

Такие хромосомные элементы формируются, когда длинные плечи двух акроцентрических структур соединяются, а короткие участки исчезают. В итоге у клетки оказывается 45 генетических элементов вместо привычных 46. Подобное изменение не всегда проходит бесследно и может приводить к проблемам с фертильностью. В данной работе команда показала, что ориентация SST1 на 14-й хромосоме позволяет присоединяться 13-й или 21-й, образуя устойчивые фузии, в которых сохраняется почти весь наследственный материал.

Секрет надёжности этих образований заключается в том, что, несмотря на наличие двух центромер — областей, к которым прикрепляются нити делящегося веретена, — активной остаётся только одна. Это предотвращает сбои при клеточном делении. Проект реализован в сотрудничестве с Национальным институтом исследований генома человека и Центром медицинских наук Университета Теннесси. Как подчеркнула Гертона, у этой истории есть продолжение, и именно его предстоит изучить в дальнейшем.