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.
Кроме того, в ходе анализа большого количества последовательностей ДНК, по словам экспертов, можно выявить некоторые интересные закономерности.
“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.