Российские ученые создали первую комплексную базу знаний, объединяющую все известные гены, белки и микроРНК, участвующие в системе терморегуляции человека. Анализ связей между элементами генной сети позволил выявить молекулярные механизмы, от которых в основном зависит способность организма адаптироваться к холоду и жаре, сообщили в пресс-службе Института цитологии и генетики СО РАН.
Терморегуляция — одна из базовых функций организма теплокровных животных. Она обеспечивает поддержание стабильной температуры тела при изменениях внешней среды и опирается на работу сразу нескольких систем — нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной и мышечной.
"В результате анализа были выявлены четыре гена, пять белков и две микро-РНК, имеющие наибольшее число связей в генной сети. Такие элементы можно рассматривать как "центры управления" терморегуляцией: воздействие на них потенциально дает наибольший эффект", — рассказали в пресс-службе.
По словам ведущего научного сотрудника ИЦиГ СО РАН Николая Юдина, терморегуляция относится к так называемым количественным признакам, которые всегда контролируются множеством генов. "У сложных признаков никогда нет одного "главного" гена. Мы нашли так называемые гены-хабы — регуляторы, которые контролируют сразу большое количество других генов терморегуляции. Именно с них логично начинать любое воздействие", — пояснил он.
"Центры управления терморегуляцией" удалось обнаружить благодаря созданию специальной базы знаний, куда вошли 469 генов, 473 белка и 265 микроРНК, значимых для терморегуляции человека, а также связи между ними и их эволюционные характеристики. Как пояснила старший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН Елена Игнатьева, ключевым результатом работы стала не просто систематизация данных, а их функциональный анализ. "Мы расставили приоритеты внутри этой сети и показали, какие гены, белки и микроРНК играют наиболее важную роль. Это особенно важно для прикладных задач, например, при поиске генов-кандидатов, связанных со способностью адаптации к холоду или жаре", — отметила она.
Применение базы знаний
Как подчеркнули в пресс-службе Института цитологии и генетики, созданная база знаний имеет широкие перспективы практического применения. В медицине она может быть полезна для оценки индивидуальной способности человека адаптироваться к экстремальным климатическим условиям, например, при работе в Арктике или регионах с жарким, засушливым климатом. В животноводстве — для селекции пород, более устойчивых к жаре или холоду, что особенно актуально на фоне климатических изменений.
Исследователи подчеркивают, что у млекопитающих система терморегуляции имеет древнее эволюционное происхождение, а многие гены в ней сходны у человека и сельскохозяйственных животных. "Это и делает результаты работы универсальными и востребованными сразу в нескольких областях, от фундаментальной биологии до прикладной селекции", — добавили там.