EpiMap: схема, която свързва функционалната информация на човешкия геном с генетични варианти, свързани със заболявания
Изследователи от Масачузетския технологичен институт публикуваха референтна карта на функционалната информация на генома, която благоприятства изследването на болестите и биологичните механизми, участващи в тях. Разработването на картата и примери за нейната полезност са публикувани в Nature.
Последователността на човешкия геном, чийто първи справочен проект се публикува преди 20 години, оставя отворена врата към разбирането как гените влияят върху характеристиките на човека и какво е тяхното въздействие върху здравето. Пълната функционалност на генома обаче не се ограничава само до частта от генома, която кодира протеини, нито до ДНК последователността, която се предава от родителите на децата. По-голямата част от генома не кодира протеини, но съдържа регулаторни области на генна експресия, които са важни за функцията на клетките и на организма. От друга страна, епигенетичните механизми, които действат като молекулярни сигнали, регулиращи дейността на генома, също имат съответна роля в това как и къде се експресират гените.
EpiMap картата, създадена от изследователите, получава името си от Epigenome Integration across Multiple Annotation Projects (Интеграция на епигеном през множество проекти за анотации) и обединява информация от добре познати проекти като ENCODE, Roadmap Epigenomics и Genomics of Gene Regulation. Нейните създатели посочват, че тя може да се използва да подобри разбирането на резултатите от проучванията за асоцииране на целия геном във връзка с различни човешки характеристики или заболявания.
Голяма част от връзките между генетични фактори и човешки признаци, идентифицирани до момента, се срещат в генетични маркери, разположени в некодиращи региони, което е ораничавало досега детайлното опознаване на фунционалния контект, в който те могат да действат. Изследователи от Масачузетския технологичен институт се заемат с това специално предизвикателство и откриват интересни връзки между генетични варианти, идентифицирани в геномни изследвания и елементи, които регулират генната активност. По този начин те са успели да открият биологични механизми, свързани с неизвестни досега заболявания.
За да разработят картата, изследователите са събрали налична епигеномна информация от 833 мостри от различни видове клетки и тъкани. Заедно с епигеномните марки, екипът разглежда регулаторните области на експресия, идентифицирайки повече от два милиона активиращи области на генната експресия. Освен това изследователите са дефинирали групи регулаторни елементи, някои специфични за тъканите, които контролират специфични биологични програми.
Посредством EpiMap изследователите започват да реконструират функционална верига на генома, която показва геномната регулация като силно комбинативна и йерархична система. В тази система те са открили, че един малък брой регулаторни главни гени взаимодействат с различни елементи в различни тъкани или клетки, за да дадат началото на специфични за тъканите програми за генна регулация.
В допълнение екипът използва сборник от повече от два милиона идентифицирани активиращи региони с цел подобряване на интерпретацията на проучванията върху асоциацията, които се стремят да определят генетичните фактори, намесени в множество човешки характеристики. С информацията на EpiMap изследователите откриват конкретни епигенетични характеристики в 540 признаци, проучени в изследвания за асоциации на пълния геном, които включват 30000 генетични варианти в регулаторни региони. С тези резултати, свързани с данни за експресия, екипът обозначава SNPs във функционални модули, специфични за тъкани, откривайки между други резултати, че вариантите, асоциирани към един и същи признак, показват тенденция да присъстват до голяма степен в тъкани, специфично свързани с признака. Такъв е случаят например с вариантите, асоциирани с интелигентността, които имат склонност да се локализират в региони от генома активни в мозъка. В други случаи като коронарната болест, изследователите наблюдават, че се намесват регулаторни региони, активни в множество тъкани.
Изследователите представят EpiMap като инструмент с голям потенциал за изследване на сложни характеристики. „Това, което ние предлагаме, е наистина схемата на човешкия геном“, казва Манолис Келис, изследовател от Института Broad в Технологичния институт в Масачузетс и директор на изследването. „След 20 години ще имаме не само гени и некодиращи анотации, но ще имаме модули, регулатори, мишени, варианти на заболяването и интерпретация на вариантите на болестта.“
EpiMap е открито достъпна за други изследователи, за да улесни изучаването на други заболявания. "Надяваме се, че нашите прогнози ще бъдат широко използвани от индустрията и академичните среди, за да помогнат за изясняване на генетичните варианти и техните механизми на действие, да помогнат за насочване на терапиите към най-обещаващите цели и да спомогнат за ускоряване на разработването на лекарства за много нарушения", казва той. Келис.
Referencia: Boix CA, et al. Regulatory genomic circuitry of human disease loci by integrative epigenomics. Nature. 2021. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-03145-z
Fuentes: Epigenomic map reveals circuitry of 30,000 human disease regions. https://news.mit.edu/2021/epigenomic-map-reveals-circuitry-human-disease-regions-0203
EpiMap. http://compbio.mit.edu/epimap/
Автор: Amparo Tolosa, Genotipia
Превод от испански: Лиляна Петрова
Коментари
Публикуване на коментар