Программу для расчета частоты мутаций в ДНК разных организмов создали специалисты БФУ в составе научного коллектива. По словам авторов, полученные благодаря разработке знания могут помочь в создании лекарства от старения. Результаты представлены в журнале Nucleic Acids Research.
Чтобы изучить один из процессов возникновения наследственных изменений организма – мутагенез, некоторые группы ученых проводят эксперименты по накоплению мутаций. Это позволяет получить уникальные данные об изменениях во всем геноме (совокупности наследственного материала в клетке организма) или его части, объяснили в Балтийском федеральном университете имени Иммануила Канта (БФУ).
В вузе подчеркнули, что такие эксперименты стоят миллионы рублей и длятся обычно больше года, поэтому специалисты сегодня активно ищут другие методы изучения мутагенеза. Исследователи БФУ, Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН и Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН разработали программу, позволяющую реконструировать мутационные спектры – комплексы определенных типов мутаций. Это возможно благодаря филогенетическому анализу (поиску родственных организмов).
«Чтобы изучать факторы, особенности и следствия мутагенеза и связанной с этим эволюцией различных организмов, мы решили разработать инструмент, который способен оценивать правила мутагенеза на основе популяционной или видовой изменчивости известных последовательностей из существующих баз данных и генетических банков», – рассказал один из авторов программы, инженер Центра геномных исследований БФУ Богдан Ефименко.
Он отметил, что метод в перспективе позволит изучать реакцию организмов на среду обитания. Например, загрузив в программу последовательности генов рыбы из региона с высокой антропогенной нагрузкой и рыбы того же вида из озера в горах, возможно узнать, чем отличаются мутационные спектры и темп мутирования, а также установить причину различий.
«Взяв все последовательности митохондриальных генов позвоночных из баз данных, мы обнаружили, что мутагенез митохондриальной ДНК (мтДНК) позвоночных практически не различается по видам и даже классам, за исключением птиц, которые обладают уникальным образом жизни и интенсивным метаболизмом", – пояснил Ефименко.
Он добавил, что знания о скорости мутагенеза позволяют строить более корректные филогенетические деревья, оценивать генетическое разнообразие популяций и вероятности возникновения генетических заболеваний, уточнять более точный возраст биологических образцов (древней ДНК), а также изучать механизмы старения и методы борьбы с ним.
«Со временем люди обнаружат, какие мутагенные факторы оказывают влияние на митохондриальную ДНК, и что делать, чтобы снизить это влияние и сократить количество соматических мутаций, которые негативно сказываются на наших клетках и приводят к старению организма. Вот тут и пригодятся все наши знания о том, как мутирует мтДНК, о том, что мтДНК похожа между видами и что мы можем выбрать любой организм для тестирования различных гипотез», – объяснил специалист.
По его словам, инструмент можно использовать также для описания особенностей мутагенеза различных быстро эволюционирующих патогенных организмов (бактерий и вирусов), что в будущем, вероятно, поможет в производстве вакцин.