После расшифровки нескольких индивидуальных последовательностей ДНК человека выяснилось, что в них есть участки длиной в десятки и сотни тысяч нуклеотидов, которые могут повторяться в разных геномах разное число раз.

Эти участки способны захватывать целый ген, в таком случае в клетках разных людей может содержаться (но не обязательно работать) разное число копий этого гена. Вариабельность в числе копий в ряде случаев может изменять степень предрасположенности к различным заболеваниям. Количество подобных участков отличается не только у разных людей, но и у близких видов, например, таких как человек и шимпанзе.

С какой частотой происходят мутации, меняющие число подобных блоков? Насколько они значимы? В какой степени на такие изменения реагирует естественный отбор? Этими вопросами задалась большая группа исследователей под руководством Эвана Эйхлера (Evan E. Eichler) из четырёх медицинских научно-исследовательских центров, три из которых расположены в США (University of Washington School of Medicine, Seattle; National Institutes of Health, Department of Health and Human Services, North Carolina; Howard Hughes MedicalInstitute, Seattle), а один – в Мексике (National Institute of Public Health, Cuernavaca, Mexico). Учёные использовали традиционный генетический метод – анализ потомства.

В выборке из 772 семей было обнаружено 9 вновь возникших повторений или утрат участков ДНК длиной от 62 до 10 тысяч пар нуклеотидов. Иначе говоря, мутация такого рода может появиться у одного ребёнка из сотни. Напомним, что частота точечных мутаций, при которых изменяется всего один нуклеотид, оценивается как 35–90 на весь геном в одном поколении. В работе были использованы образцы крови, собранные в связи с тем, что ребёнок страдал астмой, однако вариабельность по числу копий различных участков генома для здоровых и больных не отличалась. Тем не менее понятно, что часть таких мутаций может оказаться в разной степени вредной для организма. Косвенные оценки показывают, что в данном случае против них действует вполне заметный отбор с коэффициентом порядка 0,1, что заметно больше оценок для средней величины отбора против точечных мутаций. Такой коэффициент может означать, что, например, один из десяти носителей подобной мутации погибает, не оставив потомства, или что в среднем у носителей плодовитость снижается на 10 процентов.

Другая использованная выборка включала семьи, где один из детей страдал аутизмом. Она состояла из 119 семей с одним ребёнком и 1638 – с несколькими. В последнем случае один из детей мог быть здоровым. Частота вновь возникших мутаций была в четыре раза выше у аутистов по сравнению с их здоровыми братьями и сёстрами. Для последних эта частота оказалась примерно такой же, как полученная для выборки детей с астмой. Некоторые мутации были найдены в локусах, наследование которых связано с наследованием аутизма. Связь вновь возникающих вариантов с аутизмом хорошо объясняет тот факт, что это заболевание может появиться и в семье, где страдавших аутизмом в предыдущих поколениях не было, а не только в семьях больных родителей.

Там, где происхождение мутаций оказалось возможно установить, было обнаружено, что они возникали примерно с равной частотой в половых клетках отца и матери.

Источник информации:

Itsara A., Wu H., Smith J.D. et al. De novo rates and selection of large copy number variation. – Genome Research. – 2010. – v.20. – pp. 1469–1481.