Геном человека более чем наполовину состоит из повторяющихся участков ДНК разных типов. Известно множество заболеваний, которые связаны с этой особой повторяющейся ДНК, а в новом исследовании ученые сочли их и одной из причин шизофрении.
Шизофрения — тяжелое психическое заболевание, проявляющееся эпизодами психоза, нарушениями мышления и эмоциональной сферы. Несмотря на все усилия, до сих пор не удалось выяснить причины развития этой болезни, которую считают во многом определяемой наследственными факторами.
Ранее виновниками шизофрении называли и мутации в отдельный генах, и нарушения обмена нейромедиаторов, и различные психологические и социальные факторы — скажем, уровень урбанизации.
В новой статье канадские исследователи из Госпиталя для больных детей (The Hospital for Sick Children) и Центра зависимостей и психического здоровья (Centre for Addiction and Mental Health) показали, что расположенные в различных частях генома повторы ДНК вносят важный вклад в развитие шизофрении.
Среди повторов ДНК выделяют несколько типов, которые различаются по последовательности и длине структурной единицы. Авторы новой работы обратили внимание на так называемые тандемные повторы: в них повторяющиеся «слова» ДНК следуют непосредственно друг за другом.
Тандемные повторы ДНК ведут себя очень своеобразно: они склонны к так называемым динамическим мутациям и экспансиям нуклеотидов. В этом случае из-за ошибок при копировании ДНК и других процессах число повторяющихся единиц резко возрастает и постепенно все больше увеличивается. Такие разрастающиеся повторы могут переходить по наследству и вызывать целый ряд генетических заболеваний. Среди них — более 50 болезней нервной системы, в том числе болезнь Хантингтона и различные спиноцеребеллярные атаксии.
В то же время роль тандемных повторов ДНК (в том числе так называемых микросателлитов) в патогенезе психических расстройств пока мало изучена. Этот пробел решили восполнить доктор Райан Юэнь (Ryan Yuen) и его коллеги.
«Наше исследование стало одним из первых, в которых такие редкие экспансии повторов удалось связать с развитием шизофрении в масштабе целого генома. Наши данные свидетельствуют, что экспансии тандемных повторов представляют собой важный класс генетических вариаций и вносят вклад в риск развития шизофрении», — поделился ученый.
Авторы предполагают, что нуклеотидные экспансии нарушают функционирование нейронов и, как следствие, передачу нервного импульса в мозге.
Как правило, тандемные повторы ДНК находятся в той части генома, которая не кодирует последовательность белков. Это делает их изучение особенно сложной задачей, поэтому их функции часто остаются неизвестными. В свежей статье, опубликованной в журнале Molecular Psychiatry, предложен особый вычислительный подход, разработанный коллективом под руководством доктора Юэня.
С его помощью ученые провели поиск протяженных областей экспансий нуклеотидов в геномах 257 взрослых с шизофренией. В каждом случае использовали полную последовательность их ДНК, то есть более трех миллиардов нуклеотидов — «букв генетического текста». Группой для сравнения служили множество геномов здоровых людей.
«Мы выяснили, что имеющие экспансии тандемных повторов гены соответствуют другим подобным результатам в этой области исследований. Наша работа помогает восполнить некоторые пробелы, а также подчеркивает важную роль функции синапсов в развитии шизофрении, как и сложную картину воздействия на это заболевание различных генетических вариаций», — подытожил доктор Юэнь.
Любопытно, что ранее та же команда исследователей рассмотрела связь нестабильности тандемных повторов с расстройствами аутистического спектра (РАС).