Международная группа исследователей, включая учёных из Орхусского университета, представила самый подробный на сегодняшний день атлас того, как генетические вариации влияют на регуляцию генов у овец. Исследование, опубликованное в журнале Nature Genetics, охватило 51 тип тканей и клеток и выявило сотни тысяч генетических регуляторных эффектов. Эту информацию сообщает сайт Phys.org.
Атлас, получивший название SheepGTEx, позволяет связывать генетические варианты с конкретными генами, биологическими механизмами и тканями, в которых они действуют. Уже сейчас он раскрыл новые детали истории одомашнивания овец, которое длится около 10 000 лет.
Соединив атлас с ДНК 52 древних овец возрастом примерно 10 000 лет, исследователи обнаружили, что одомашнивание и селекция повлияли не только на последовательности ДНК, но и на механизмы регуляции активности генов. Особенно ярким оказался тот факт, что генетические варианты, регулирующие гены лишь в одной или нескольких тканях, несут более сильные следы отбора, чем варианты, влияющие на множество тканей.
«Меня больше всего удивила связь между тканеспецифичной регуляцией генов и генетическими сигнатурами отбора. Наши данные предполагают, что одомашнивание и разведение могли изменить отдельные признаки, меняя регуляцию генов в конкретных тканях», — говорит Линчжао Фанг, доцент Центра количественной генетики и геномики Орхусского университета.
Исследователи нашли доказательства того, что тысячи лет селекции повлияли на варианты, регулирующие активность генов в коже и шейке матки, что согласуется с отбором по признакам шерсти, пигментации и воспроизводства. Например, вариант гена THNSL2, связанный с более высокой активностью в коже, стал чаще встречаться у европейских овец между неолитом и Средневековьем, хотя его частота колебалась. Это может указывать на связь с эволюцией шерстяных признаков, хотя прямого влияния на производство шерсти не установлено.
Атлас также дал новые сведения о современных овцах. Учёные выявили генетическую ассоциацию с регуляцией гена FXYD1 в передней доле гипофиза — ткани, важной для размножения. Это даёт возможную подсказку о биологических механизмах, лежащих в основе различий в размере помёта, но не доказывает, что FXYD1 определяет число ягнят.
Для создания атласа команда проанализировала 6 761 образец РНК-секвенирования от 2 816 овец, изучила семь типов молекулярной регуляции и нанесла на карту сотни тысяч регуляторных эффектов. SheepGTEx доступен публично, что позволит исследователям по всему миру изучать биологию, эволюцию и генетические признаки овец.
В будущем атлас может помочь в селекции: он позволяет выявлять генетические варианты с вероятными функциональными эффектами и исследовать их связь с хозяйственно важными признаками, такими как плодовитость и качество шерсти. Однако прежде чем использовать эти данные в программах разведения, необходимо проверить кандидатные варианты в независимых популяциях овец и подтвердить их биологическое действие. «Теперь у нас есть гораздо более прочная основа для выявления генетических вариантов, заслуживающих дальнейшего изучения. В долгосрочной перспективе наша цель — превратить эти знания в более точные инструменты селекции», — заключает Фанг.