Молчащих генов нет, есть шепчущие
Традиционно считалось, что в каждый конкретный момент времени примерно половина из 25 000 идентифицированных генов человека являются «молчащими» и активируются только в случае необходимости. Однако Андрей Птицын (Andre Ptitsyn), специалист по биомедицине и вычислительной технике из университета штата Колорадо, установил, что современные технологии не позволяют регистрировать чрезвычайно низкие уровни экспрессии сигналов «молчащих» генов.
При проведении большинства исследований считающиеся неактивными гены обычно исключают из анализа уже в начале работы. В тоже время, согласно полученным Птицыным результатам, гены, уровень экспрессии которых не поддается регистрации с помощью современных методов, демонстрируют профили экспрессии, коррелирующие с экспрессией других генов.
Птицын использовал компьютерный алгоритм на основе физического принципа стохастического резонанса, который используют для выявления слабых сигналов посредством поиска стойких закономерностей при регистрации более сильных сигналов другого происхождения.
Например, звуки, издаваемые играющей в отдалении музыкальной группой, могут быть неразличимы для находящего в помещении человека, а работающий кондиционер создает постоянный и различимый шум. При наблюдении в течение определенного периода времени создаваемый играющей группой ритм и его отсутствие можно заметить. Во время выступления группы совокупный уровень шума в комнате выше в момент удара барабана, даже несмотря на то, что издаваемые группой звуки практически не слышны в комнате и удары барабана теряются на общем шумовом фоне. Измерение общего шумового фона в комнате в течение продолжительного времени позволяет зарегистрировать вклад музыки.
Птицын применил этот принцип при оценке уровня генной экспрессии. Диаграмма изменений экспрессии генов во времени представляет собой происходящее согласно определенным закономерностям (например, дневным циркадианным ритмам) чередование пиков и впадин. Профиль изменений экспрессии неактивных генов можно зарегистрировать благодаря тому, что он соответствует ритму изменений экспрессии активных генов.
Экспрессию генов измеряют с помощью микрочипов, однако при анализе результатов обычно отсекают данные, считающиеся фоновым шумом или слабые сигналы неизвестного происхождения, ранее считавшиеся не имеющими отношения к экспрессии генов. Птицын установил, что эти не принимаемые в расчет данные являются отображением экспрессии неактивных, или, как назвал их автор, «шепчущих» генов. Для этого он изолировал гены, считающиеся неактивными, и изучил профили фоновых шумов экспрессии, перекрывающихся с экспрессией активных генов, уровень которой достоверно известен.
Ритмы изменения доминирующей экспрессии активных генов четко выделяются на фоне фоновых сигналов, а ритмы повышения и снижения уровней фоновых сигналов скоординированы с активностью других взаимодействующих генов, как активных, так и молчащих, участвующих в выполнении одной и той же функции.
Автор надеется, что его открытие поможет ученым при разработке новых микрочипов для анализа активности генов и поможет получить недоступную ранее информацию. Он подчеркивает, что тот факт, что ранее игнорируемая половина генов играет определенную роль в функционировании человеческого организма, меняет многое. Активность этих генов не блокирована, а ослаблена и, несмотря на это, они могут оказывать определенное влияние на механизмы развития различных заболеваний и старение организма.
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily
31.03.2008