В Балтийском федеральном университете имени Иммануила Канта (БФУ) была разработана программа для расчета частоты мутаций в ДНК различных организмов, созданная группой ученых. Авторы проекта уверены, что данные, полученные с помощью этой программы, могут содействовать разработке лекарств против старения. Результаты их работы опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.
Для изучения процессов, связанных с наследственными изменениями в организме, таких как мутагенез, некоторые исследовательские группы проводят эксперименты по накоплению мутаций. Эти эксперименты позволяют получить уникальные данные об изменениях в полном геноме или его отдельных участках, пояснили в БФУ.
В университете отметили, что такие эксперименты требуют значительных финансовых затрат, обычно в миллионы рублей, и могут длиться более года. В связи с этим ученые активно ищут альтернативные методы для исследования мутагенеза. Специалисты БФУ, а также сотрудники Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН и Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН разработали программу, которая позволяет реконструировать мутационные спектры — комплексы различных типов мутаций. Это стало возможным благодаря филогенетическому анализу, который включает поиск родственных организмов.
Инженер Центра геномных исследований БФУ, Богдан Ефименко, один из авторов программы, сообщил: «Для изучения факторов, особенностей и последствий мутагенеза, а также связанной с ним эволюции организмов, мы создали инструмент, который может оценивать правила мутагенеза на основе популяционной или видовой изменчивости данных из существующих баз и генетических коллекций».
Ефименко добавил, что данный метод позволит анализировать, как организмы реагируют на их среду обитания. Например, загрузив в программу генетические последовательности рыбы из региона с высоким уровнем антропогенной нагрузки и рыбы того же вида из горного озера, можно сравнить мутационные спектры и темпы мутаций, а также выяснить причины этих различий.
Кроме того, анализируя большое количество последовательностей ДНК, исследователи могут выявить интересные закономерности. «Изучая митохондриальные гены позвоночных из баз данных, мы обнаружили, что мутагенез митохондриальной ДНК (мтДНК) практически не различается между видами и классами, за исключением птиц, которые имеют уникальный образ жизни и высокий уровень метаболизма», — пояснил Ефименко.
Он отметил, что понимание скорости мутагенеза может способствовать более точному построению филогенетических деревьев, оценке генетического разнообразия популяций, вероятности возникновения генетических заболеваний, определению более точного возраста биологических образцов (древней ДНК), а также изучению механизмов старения и методов борьбы с ним.
Ефименко также добавил, что со временем ученые смогут выявить мутагенные факторы, влияющие на митохондриальную ДНК, и разработать методы для уменьшения их воздействия, что поможет сократить количество соматических мутаций, приводящих к старению. Все эти знания о мутациях мтДНК и их сходстве между видами могут быть полезны для тестирования различных гипотез.
По мнению специалистов, данный инструмент также может быть использован для изучения мутагенеза у быстро эволюционирующих патогенных организмов, таких как бактерии и вирусы, что может в будущем помочь в разработке вакцин.