наследство генов

Принято полагать, что гены передаются нам от родителей в равной степени и работают одинаково, но на деле все немного сложнее. Один и тот же участок ДНК может вести себя по-разному в зависимости от того, от какого родителя он был унаследован. Например, один генетический вариант может увеличивать риск диабета, если он унаследован от отца, и снижать этот риск — если от матери. Явление, при котором активность гена зависит от родителя, передавшего его, называется «геномным импринтингом».

Понять такие «родительские предпочтения» непросто. Обычно для этого нужны полные генетические данные не только самого человека, но и обоих его родителей. Однако получить такие данные не всегда возможно — родители могут находиться в разных городах, или же отказать в предоставлении биоматериала. Поэтому ученые долгое время не могли разобраться, насколько часто в организме работает механизм, зависящий от родительского происхождения гена.

Ученые предполагают, что в основе этого явления лежит древний эволюционный конфликт между «интересами» отцовской и материнской генетики. Отцовские гены «хотят», чтобы потомство росло быстрее и активнее забирало ресурсы у матери, тогда как материнские — стараются эти ресурсы экономить, ведь у матери могут быть и другие дети.

Международная команда исследователей разработала новый статистический подход, который позволяет определять, от кого пришел тот или иной генетический вариант — даже если данных о родителях нет. Ученые использовали методику, чтобы проанализировать геномы 109 тысяч человек из Британского биобанка, и нашли как минимум 30 таких «предпочтительных» эффектов у 14 генов.

Интересно, что почти две трети из проанализированных генов имели «биполярное действие» — один и тот же вариант влиял на признак по-разному в зависимости от родителя. К примеру, определенный участок ДНК на 11-й хромосоме увеличивал риск диабета 2-го типа на 14% при наследовании от отца, но снижал его на 9%, если передавался от матери. Эта область хромосомы содержит гены, регулирующие рост и обмен веществ — и именно они оказались в центре внимания ученых.

Чтобы подтвердить результаты, исследователи проверили свои находки на других выборках — 85 тысяч человек из Эстонии и 42 тысячи из Норвегии, и получили схожие данные. Один из наиболее ярких примеров — ген KLF14, который связан с регуляцией веса у младенцев. Ген повышал индекс массы тела, но только если доставался от матери.

Идея родительского влияния на активность генов известна давно — именно она лежит в основе таких заболеваний, как синдром Прадера–Вилли и синдром Ангельмана. Но ключевое достижение исследования ученых не просто в подтверждении концепции, а в создании нового статистического подхода, для которого не нужны генетические данные родителей. А это значит, что крупнейшие биобанки мира можно будет использовать для поиска других похожих генетических эффектов.

Но есть и ограничения. Ученые признают, что полностью исключить влияние среды — условий, в которых воспитывался человек, они не могут. Поэтому полученные результаты предстоит проверить в более широких и разнообразных по составу популяциях. Тем не менее, новый подход открывает путь к более глубокому пониманию того, как устроены наши гены — и как они могут неожиданно проявить себя, в зависимости от того, с какой стороны семьи пришли.