ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 3182
Скачиваний: 364
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Причина сосредоточения внимания на этом конкретном SNP заключается в том, что это был один из первых SNP, который был связан со сложным признаком, в данном случае с массой тела. Каждый аллель А связан с увеличением массы тела на три фунта. Взрослые с генотипами AT в среднем весят на 3 фунта больше, чем люди с генотипами TT, а люди с генотипами AA весят на 3 фунта больше, чем люди с генотипами AT. Мы можем сопоставить эти генотипы с весом, присвоив каждому балл в зависимости от количества имеющихся у него аллелей А: 0 для генотипов ТТ, 1 для генотипов АТ и 2 для генотипов АА. Эта корреляция в европейском населении составляет 0,09, что составляет менее 1 процента различий в весе между людьми. Наследуемость веса составляет 70 %, поэтому эта ассоциация SNP объясняет лишь небольшую часть наследуемости веса.
Как работает этот SNP? SNP находится в гене, называемом F a T и белком, ассоциированным с ожирением, который милосердно сокращен до аббревиатуры FTO (вместо того, чтобы поддаться искушению назвать его FATSO ). Ген FTO кодирует тип белка, называемый ферментом, который ускоряет химические реакции. Фермент FTO влияет на экспрессию генов, основной процесс транскрипции ДНК в РНК. Ген FTO включает полмиллиона звеньев A, C, T и G в середине из 90 миллионов звеньев на хромосоме 16. Наш целевой SNP составляет около 100 000 звеньев вверх по 500 000 звеньев этого участка FTO хромосомы 16 .
Мутации могут изменить значение трехбуквенных слов ДНК. Например, как упоминалось ранее, трехбуквенная последовательность CAG кодирует аминокислоту валин. Если бы C было изменено на G, трехбуквенный код был бы GAG, который кодировал бы аминокислоту лейцин вместо валина. Изменение всего лишь одной аминокислоты в цепочке из сотен аминокислот, образующих белок, может радикально изменить функцию белка. Тысячи заболеваний вызваны мутациями в генетическом коде, которые изменяют аминокислотную последовательность белков. Многие такие мутации смертельны.
Недавно была обнаружена Возможность реального исправления мутации ДНК. Техника редактирования генов под названием CRISPR (Регулярно кластеризуется).
Короткие палиндромные повторы с промежутками (произносится как «четче») могут эффективно и точно вырезать и заменить мутацию ДНК. CRISPR позволил значительно продвинуться в понимании того, как работают гены. Его самая захватывающая, но противоречивая особенность заключается в том, что его можно использовать для исправления мутации ДНК у эмбрионов, чье потомство также не будет иметь мутации. Этические опасения по поводу непреднамеренных последствий постоянного изменения человеческого генома таким образом ограничивают использование CRISPR в эмбрионах. Исследователи пытаются использовать CRISPR для лечения нескольких одногенных заболеваний в соматических клетках, которые не передаются по наследству, включая мышечную дистрофию, кистозный фиброз и некоторые заболевания крови. Проблема заключается в том, что, в отличие от изменения ДНК в эмбрионе, состоящем всего из нескольких клеток, или в сперматозоиде или яйцеклетке, которые представляют собой одиночные клетки, ДНК необходимо отредактировать во многих клетках крови, мышц или легких, чтобы вызвать изменение. терапевтический эффект. Напротив, генетическое влияние на психологические черты не связано с жестко запрограммированной мутацией одного гена. Наследуемость является результатом действия тысяч малоэффективных генов
1 ... 9 10 11 12 13 14 15 16 ... 35
. По этой причине маловероятно, что редактирование генов будет использоваться для изменения генов, отвечающих за психологические черты.
На самом деле наш SNP находится в участке ДНК гена FTO , который не кодирует белки. Выяснилось, что менее 2% последовательностей ДНК генома кодируют белки. Это 20 000 классических генов, упомянутых ранее. Большинство мутаций происходит в остальных 98 процентах ДНК, которые не кодируют изменение аминокислотной последовательности и раньше назывались «мусорной ДНК», потому что она не транслируется в аминокислотные последовательности. Даже в таких генах, как ген FTO , большая часть ДНК не кодирует белки. Эти некодирующие участки генов, или интроны , вырезаются из кода РНК до того, как РНК транслируется в белки. Оставшиеся сегменты РНК, или экзоны , снова сплайсируются и начинают транслироваться в аминокислотные последовательности.
Мы все еще изучаем множество способов, которыми мутации в этих некодирующих различиях в последовательности ДНК имеют значение. Что мы знаем, так это то, что они имеют значение. Некоторые исследования показывают, что целых 80 процентов этой некодирующей ДНК являются функциональными, поскольку они регулируют транскрипцию других генов. Это различие важно, потому что большинство ассоциаций ДНК с психологическими чертами включают SNP в некодирующих областях ДНК, а не в классических генах.
Общий ответ на вопрос о том, как этот SNP FTO влияет на вес, такой же, как и ответ на тысячи таких ассоциаций SNP с признаками в биологической и медицинской науке: это сложно. Это не поспешность — это важное открытие о том, как различия ДНК влияют на сложные психологические черты. Естественный отбор возился с геномом не для того, чтобы упростить работу ученых. FTO SNP, связанный с массой тела, не может прямо влиять, например, на какой-то отдельный метаболический процесс
. Пути между генами и сложными признаками трудно проследить, потому что каждый SNP имеет множество различных эффектов (плейотропия) и на каждый признак влияет множество SNP (полигенность), как упоминалось ранее. Эти два принципа являются ключевыми для понимания ДНК-революции в психологии. Плейотропия и полигенность означают, что многие незначительные различия в ДНК, вероятно, влияют на психологические черты — что, как мы увидим, имеет место.
Вопрос о том, как ДНК влияет на поведение, может решаться на многих уровнях, например на уровне биохимии, физиологии, неврологии и психологии. Биологи любят находить ответы на вопрос «как» на биохимическом уровне, чтобы, например, знание о SNP FTO можно было преобразовать в таблетку для похудения. FTO SNP изменяет экспрессию нескольких генов в жировых клетках, влияя на то, сколько жира они хранят в резерве . У людей с генотипом АА эти гены легче включаются, приказывая жировым клеткам запасаться жиром. Если бы мы могли понять, как генотип АА делает это, это могло бы подсказать, как остановить этот процесс и снизить вес, хотя всегда есть опасения по поводу непреднамеренных последствий изменения высокополигенных и плейотропных систем с их развитыми системами сдержек и противовесов.
Аллель А, вероятно, распространился в популяции, потому что мутация была выгодной на ранней стадии эволюции нашего вида. Люди с аллелем А накапливают лишний жир. Этот лишний жир мог спасти их от голодной смерти, когда до следующего приема пищи оставалось несколько дней. Проблема для нас сегодня в том, что у нас есть мозг каменного века в мире фаст-фуда с легким доступом к высококалорийной пище. Сегодня нам не нужен аллель А, чтобы помочь нам накапливать лишний жир — этот аллель А теперь является помехой.
В отличие от восходящего подхода биологов, психологи используют нисходящий подход к вопросу «как?». пытаясь найти ответы на уровне поведения, а не биохимии. В случае FTO
SNP, связанного с весом, мы обнаружили, что аллель A увеличивает чувствительность к пищевым сигналам и уменьшает степень, в которой мы чувствуем себя сытыми после еды или сытости. Психологи рады найти поведенческие объяснения, потому что эти объяснения могут предложить низкотехнологичные и экономически эффективные поведенческие вмешательства. Например, обнаружение того, что этот SNP влияет на чувство сытости, предполагает, что поведенческие вмешательства, связанные с чувством сытости, могут быть эффективными для снижения веса. То есть мы можем научиться уделять больше внимания ощущению сытости, чтобы противодействовать эффекту аллеля А, особенно у людей с генотипом АА.
Обнаружение связи между SNP и сложными признаками, такой как связь между SNP FTO и весом, в последнее десятилетие ознаменовало начало революции ДНК.
Как генотипируются SNP? Процесс состоит из трех этапов : получение клеток, извлечение ДНК из клеток и генотипирование ДНК. (Если вы хотите узнать больше об этих шагах, см. раздел «Примечания» в конце книги.) До сих пор мы изучали генотипирование одного SNP на примере FTO SNP. У всех нас есть миллионы SNP в нашем геноме. Генотипирование их одного за другим обошлось бы в миллионы фунтов стерлингов только для того, чтобы генотипировать одного человека по всем SNP в геноме.
Поскольку у каждого из нас есть два генома, по одному от каждого родителя, в нашем геноме 6 миллиардов нуклеотидных оснований. Если бы мы знали последовательность этих 6 миллиардов оснований для многих людей, мы могли бы идентифицировать все унаследованные различия ДНК, а не только SNP, которые влияют на психологические черты. Это происходит сейчас; это называется полногеномным секвенированием.
Вместо того, чтобы «просто» генотипировать миллионы SNP, секвенирование всего генома определяет последовательность всех 6 миллиардов нуклеотидных оснований. Как отмечалось ранее, 99 % из 6 миллиардов звеньев последовательности ДНК у вас и у меня идентичны. Но это означает, что между нами может различаться 30 миллионов ступенек. Помните, что нас интересуют эти различия ДНК, потому что именно различия делают нас разными. Полногеномное секвенирование может выявить все эти различия ДНК. Последовательность генома — это конец истории — это все, что мы наследуем.