Распространение артритов объяснили исходом человека из Африки

Исследователи из США и Канады пришли к выводу, что закрепление мутации, повышающей риск артритов, может быть связано с миграцией человека из Африки.

3 392
Выбор редакции

Несмотря на неоднозначную ценность полногеномного поиска ассоциаций (GWAS), встречаемость отдельных мутаций позволяет предсказывать склонность популяций к определенным заболеваниям. Например, однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) гена GDF5 rs143383 и rs143384 ассоциируются с повышенным в 1,3–1,8 раза риском остеоартроза у жителей Японии и Китая. Помимо артритов дефекты этого гена, кодирующего ростовой дифференцировочный фактор 5 (growth differentiation factor 5), связаны с аномалиями роста, в частности уменьшением длины костей. При этом анализ подобных SNP показывает, что они, вероятно, прошли положительный естественный отбор и в древности служили адаптивными признаками.

 

Причины, по которым отбор прошли мутации, связанные с небольшим ростом и артритами, неясны. Чтобы восполнить пробел, специалисты из Гарвардского университета и других учреждений изучили геном человека и мышей. На первом этапе авторы вывели линии грызунов с разными полиморфизмами ортолога Gdf5. Дело в том, что прошлые работы не позволяют установить точное местоположение целевых изменений: возможный диапазон превышает 100 килобаз. Затем у подопытных особей отслеживали деформации скелета. Анализ показал, что критические повреждения костей вызывали цис-регуляторные элементы в пределах 30 килобаз ниже Gdf5. В эмбрионах человека область включала 37 килобаз.

 

Кроме того, в районе локуса человеческого GDF5 ученые обнаружили ранее неизвестный участок ДНК, получивший название GROW1, с обратной функцией. В отличие от полиморфизмов, он стимулировал рост длинных костей и имел структуру, типичную для энхансеров, которые способствуют развитию хондроцитов (клеток хрящевой ткани). После этого команда с помощью базы 1000 Genomes исследовала крупную область гена на предмет дефектов в человеческих популяциях. Это позволило выявить общий полиморфизм rs4911178 — он встречался в крайне консервативной последовательности внутри GROW1, причем у людей обычно предполагал замену гуанина на аденин, а у иных плацентарных — наоборот.

 

Распространенность полиморфного локуса <em>GROW1</em> в зависимости от региона происхождения. Красный цвет соответствует отсутствию, синий — наличию патологического A-аллеля / ©Terence D Capellini et al., Nature Genetics, 2017

Распространенность полиморфного локуса GROW1 в зависимости от региона происхождения. Красный цвет соответствует отсутствию, синий — наличию патологического A-аллеля / ©Terence D Capellini et al., Nature Genetics, 2017

 

Как показали дальнейшие опыты, подобная замена приводит к подавлению энхансера. Наконец, чтобы прояснить возникновение признака, ученые сравнили структуру участка, соответствующего rs4911178, в геноме разных рас. Всего они рассмотрели 1091 гаплотип. Согласно результатам, отсутствие полиморфизма сопровождалось высоким разнообразием последовательностей и чаще наблюдалось у африканцев. Все носители мутации, в свою очередь, оказались также обладателями тесно связанных гаплотипов, и, как правило, происходили из Евразии. Аналогичные дефекты были найдены в образцах неандертальцев и денисовского человека — вымерших представителей рода людей, деливших с современным человеком общую территорию.

 

По словам ученых, полученные данные позволяют предположить, что подавление энхансера GROW1 в некоторых популяциях могло произойти в период миграции общего предка человека из Африки в Азию около 130–50 тысяч лет назад. Сопровождавшее исход изменение климата требовало адаптации людей к похолоданию — и она проявилась в уменьшении размеров скелета, способствующем экономии тепла. Это согласуется с правилом Аллена: животные, обитающие в северных широтах, развивают менее выступающие части тела по сравнению с родственными таксонами на юге. Таким образом, потребность в сохранении тепла, считают авторы, могла превзойти побочные эффекты в виде болей в суставах.

 

Статья опубликована в журнале Nature Genetics.

 

Ранее российский палеобиолог показал, что порядка половины мамонтов, найденных на стоянке Берелех, как и человек, страдали болезнями костной системы.

Наука

Naked Science Facebook VK Twitter
3 392
Комментарии
Аватар пользователя Константин Юрич
27 мин
Не стоит особо отчитываться перед этим искренним и...
Аватар пользователя Юлия Ривера
38 мин
Есть Экотехнопарк, где уже сейчас можно испытать...
Аватар пользователя Юлия Ривера
41 мин
А в чем собственно мошенничество? В ОАЭ заказ на...
Комментарии

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку