Как генетические изменения влияют на состав метаболитов

Ученые обнаружили сотни ранее неизвестных вариаций в генах, которые иногда оказывали серьезное влияние на концентрацию метаболитов в крови, - пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature Genetics.

Человеческий организм требует множества небольших молекул, таких как сахара или жиры, для правильного функционирования. Состав этих так называемых метаболитов и их взаимодействие - метаболизм - варьируется от человека к человеку и зависит не только от внешних воздействий, таких как питание, но также в значительной степени от естественных вариаций в нашей генетической структуре.

В международном исследовании ученые из Берлинского института здоровья (BIH) и Charité - Universitätsmedizin Berlin объединили усилия с коллегами из Великобритании, Австралии и США и обнаружили сотни ранее неизвестных вариаций в генах, которые иногда оказывали серьезное влияние на концентрация этих маленьких молекул в крови.

Концентрация и состав метаболитов - небольших молекул в крови или тканевой жидкости - предоставляют информацию о биологических процессах в организме человека. Поэтому они служат важными биомаркерами в клинической медицине, например, при диагностике заболеваний или при проверке эффективности терапии. Интересно, что состав метаболитов различается от человека к человеку, независимо от внешних воздействий, таких как болезнь или диета. Это связано с тем, что схемы белков, которые влияют на концентрацию метаболитов, таких как ферменты и белки-переносчики, также различаются у разных людей. Часто мельчайшие генетические варианты могут вызывать более или менее активный метаболический фермент или более или менее эффективный белок-переносчик, тем самым повышая или понижая концентрацию метаболитов.

В рамках исследования были проанализированы данные 85000 человек. Команда, возглавляемая Клаудией Лангенберг, профессором вычислительной медицины БиГ, в настоящее время исследовала влияние генетических вариантов на 174 различных метаболита. «Мы обнаружили удивительное количество корреляций между определенными генетическими вариантами и изменениями концентрации малых молекул в крови, - сообщает эпидемиолог. - В большинстве случаев генетические варианты вызывают изменения в схеме ключевых регуляторов метаболизма, таких как ферменты или переносчики».

Чтобы изучить эти корреляции, команде Лангенберга потребовались огромные объемы данных. «Для наших исследований мы использовали большие базы данных, которые дали нам результаты анализов крови и генетическую информацию в общей сложности около 85 000 человек, - объясняет Майк Пицнер, ведущий автор исследования и ученый из лаборатории Лангенберга. - Таким образом, мы смогли успешно продемонстрировать возможность совместной оценки данных из множества небольших индивидуальных исследований, даже вне технологических границ».

Работа ученых очень актуальна для медицины, поскольку она может объяснить, как встречающиеся в природе генетические варианты, влияющие на метаболизм, способствуют возникновению распространенных заболеваний, таких как сахарный диабет, а также редких заболеваний. Например, высокий уровень аминокислоты серина в крови, по-видимому, обеспечивает защиту от редкого заболевания глаз, называемого телеангиэктазией желтого пятна, - это знание открывает новые терапевтические возможности. В другом исследовании авторы также смогли показать, что индивидуальный генетический риск измененного метаболизма серина может помочь в ранней диагностике этого серьезного заболевания глаз. Они также выявили новый механизм, который объясняет, как нарушение передачи сигналов через рецептор GLP-2 увеличивает риск развития диабета 2 типа.

«Особенностью нашего исследования были наблюдаемые нами экстремальные эффекты и их потенциальное значение для медицинских исследований, - объясняет Лангенберг. - Например, мы смогли обнаружить генетические варианты, которые влияют на метаболизм в три раза сильнее, чем уже известные эффекты более общих генетических вариаций, например, на индекс массы тела».

Чтобы ученые всего мира могли связать свои конкретные области знаний со своими данными, команда создала интерактивный веб-сайт по адресу http://www.omicscience.org. В конце концов, подчеркивает Лангенберг, данные актуальны только в том случае, если их также можно использовать: «Мы очень надеемся, что эти убедительные примеры побудят других ученых и врачей применить наши результаты к своим конкретным исследованиям или случаям болезней».

[Фото: ru.123rf.com/profile_vampy1]