Ученые из лаборатории рекомбинационного и сегрегационного анализа ИЦиГ СО РАН и лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики НГУ совместно с зарубежными коллегами провели исследование генетического контроля уровней углеводов - гликанов, присоединенных к иммуноглобулину G человека, результаты которого проливают свет на биологические процессы, характерные для различных заболеваний человека.

Известно, что гены влияют на наше поведение и здоровье. Гены - это участки ДНК, являющиеся матрицей, по которым строятся белки - молекулы, являющиеся основой жизни. Белки выполняют в нашем организме много различных функций - структурные (например, волосы формируются из белка кератина), защитные (например, антитела, которые защищают нас от инфекций), транспортные (гемоглобин доставляет кислород в клетки крови), а также белки участвуют в химических реакциях (например, ферменты, которые помогают нам переваривать пищу). Гликаны - это сахара, прикрепленные к поверхности белка, и можно сказать, что изучение белков без учета их гликозилирования (прикрепления гликанов) было бы похоже на попытку интерпретировать цвет по черно-белому изображению.

Целью исследования был поиск генов, влияющих на гликозилирование иммуноглобулина G (IgG). Иммуноглобулины - это белки, которые играют роль телохранителей нашей иммунной системы. Когда чужеродные субстанции (такие как бактерии и вирусы) попадают в наш организм, IgG подает сигнал иммунной системе о том, что что-то не в порядке. В зависимости от типа гликана, связанного с IgG, этот сигнал может либо спровоцировать, либо подавить процесс воспаления.

Количество различных гликанов, присоединенных к IgG, было измерено у более чем восьми тысяч человек из четырех Европейских стран и соотнесено с генетической информацией об этих людях. В итоге 33 различных региона ДНК были отмечены как влияющие на гликаны, связанные с IgG. Используя эту информацию, ученые предложили новые механизмы регулирования гликозилирования IgG и показали, что существуют генетические мутации, которые одновременно влияют на гликозилирование IgG и на риск развития различных заболеваний, таких как хроническое воспаление желудочно-кишечного тракта, ревматоидный артрит, билиарный цирроз печени, астма и болезнь Паркинсона. Такое явление, когда один ген оказывает влияние более чем на один признак, называется плейотропией.

Знание о том, какие гены вовлечены в процесс гликозилирования IgG, способствует пониманию того, каким образом этот процесс влияет на риск возникновения различных заболеваний. То, что гликаны изменяются при различных заболеваниях, было известно и ранее, но причина, почему это происходит, остается неизвестной. Данное исследование помогает пролить свет на различные взаимодействия, которые вовлечены в эти комплексные процессы. Полученные знания, в свою очередь, будут способствовать разработке/выявлению новых биомаркеров заболеваний или выявлению новых терапевтических мишеней.

Исследование координировалось совместно Г. Лауцем (G. Lauc, компания Genos LLC, Хорватия), Ю. Аульченко (НГУ и ИЦиГ) и К. Хэйвардс (C. Hayward, Институт генетики и молекулярной медицины Университета Эдинбурга, Шотландия). Компания Genos LLC и группа К. Хэйвардс из Университета Эдинбурга являются стратегическими партнерами лаборатории рекомбинационного и сегрегационного анализа ФИЦ ИЦИГ СО РАН и лаборатории теоретической и прикладной функциональной геномики НГУ.

редакция по материалам ФИЦ ИЦиГ СО РАН