«Мы смогли всесторонне определить, как мутации тревожат экспрессию гена полностью от транскрипции до перевода, и как они затрагивают различные регулирующие механизмы», сказал Иоэв Гилад, доктор философии, преподаватель человеческой генетики в Чикагском университете и co-ведущем-авторе исследования. «Мы нашли, что значительная пропорция ассоциаций между мутацией и изменением при болезни объяснена эффектами на соединение РНК. Мы можем теперь работать, чтобы лучше понять эти отношения и добавить другой инструмент в нашем комплекте, чтобы выяснить биологические механизмы, которые вызывают болезнь».За прошлое десятилетие исследования ассоциации всего генома (GWAS) были удивительно успешны при разоблачающих изменениях в геноме человека, которые связаны с биологическими чертами и сложными болезнями. Эти многочисленные однобуквенные мутации, известные как количественные места черты (QTL), главным образом найдены в регионах вне генов и, как предполагается, играют роль в регуляции генов.
Однако функциональное значение подавляющего большинства QTLs неясно.Чтобы бросить всесторонний взгляд на основные роли генетических вариантов, Гилада и его коллег, co-led Джонатаном Притчаром, доктор философии, преподаватель генетики в Стэнфордском университете, применил номер люкс мощных статистических инструментов к целому геному и данным о клеточной линии, собранным от 70 человек. В ряде экспериментов, которые охватили восемь лет, они проанализировали QTLs, связанный с семью регулирующими фенотипами, включая уровни экспрессии гена, транскрипцию РНК и перевод белка.
Для каждого регулирующего фенотипа команда определила QTLs и определила количество их эффекта на почти каждый шаг регуляции генов. Они нашли, что многие QTLs наложились в их эффекте на транскрипцию, перевод и в конечном счете уровни белка.
«Мы никогда не рассматривали столько наборов данных от образца населения тех же самых людей прежде, таким образом, этот тип анализа никогда не делался», сказал Гилад.Исследователи, во главе с автором исследования Янгом Ли, также разработали новый вычислительный метод, названный LeafCutter, который впервые позволяет эффективную идентификацию QTLs, которые определенно вовлечены в соединение РНК.
Все гены подвергаются соединению, где предшествующая форма mRNA сокращена и повторно сшита вместе в многочисленные комбинации. Это значительно увеличивает число белков, для которых единственный ген может закодировать и, как думают, объясняет большую часть сложности в организмах высшего порядка. По крайней мере 15 процентов всех человеческих болезней, как думают, происходят из-за соединения ошибок.
Однако до LeafCutter, никакая методология не существовала, чтобы эффективно определить и проанализировать соединение QTLs.Анализ команды показал почти три тысячи определенных для соединения QTLs, и многие, кажется, играют главную роль содействия в биологии генетических черт и болезни.
Соединение QTLs были больше всего обогащены при рассеянном склерозе, и для других черт, было примерно равно во влиянии на QTLs, которые затрагивают глобальные уровни экспрессии гена. Многие из соединения, QTLs не затрагивал уровни экспрессии гена, предполагая, что соединение РНК – отдельный, но одинаково важный, механизм, который лежит в основе сложных черт и болезни.«У нас теперь есть новая оценка для того, как важное соединение для болезни», сказал Гилад. «Интуитивно, мы предположили, что это важно, но у нас действительно не было большого количества доказательств всего генома до этого исследования».Результаты обеспечивают первые исчерпывающие данные для РНК, соединяющей как важная связь между наследственной изменчивостью и болезнью.
Значительно, генетические варианты, определенные через GWAS, могут теперь быть оценены для потенциальных ролей в соединении РНК. Если бы только полная экспрессия гена измерена, функция многих из этих мест осталась бы непрозрачной.
«Когда мы включаем больше информации о большем количестве механизмов при большем количестве болезней, мы можем лучше понять, как болезнь двигателей наследственной изменчивости и когда-нибудь тревожит или фиксирует тот процесс», сказал Гилад. «Мы ясно должны рассмотреть РНК, соединяющую теперь в дополнение к экспрессии гена, доступности гистона и другим факторам, поскольку мы пытаемся изучить эти правила».