Однояйцевые близнецы имеют неидентичные геномы

Согласно новому исследованию, геномы монозиготных близнецов различаются в среднем на 5,2 мутации, которые возникают еще на этапе раннего развития. А у 15% встречается значительное количество мутаций, специфичных только для одного из близнецов.

В статье, опубликованной в журнале Nature Genetics, исследователи компании DeCode Genetics, Университета Исландии (University of Iceland) и Университета Рейкьявика (Reykjavik University) заявили, что близнецы могут развиваться как из одной клеточной линии, так и из разных. Кроме того, удалось выяснить, что частота мутаций CpG>TpG возрастает по мере развития эмбриона, что соответствует усилению метилирования ДНК. Результаты исследований показали, что распределение клеток во время эмбрионального развития формирует геномные различия между однояйцевыми близнецами.

Фенотипическое несоответствие между монозиготными близнецами обычно связывают с окружающей средой. Исходя из этой теории, различные мутации вносят лишь незначительный вклад. Но новые данные говорят об обратном.

Ранее было установлено, что ДНК, выделенная из клеток крови монозиготных близнецов, имеет различия, которые могут быть связаны с соматическими мутациями, проявляющимися с возрастом за счет клонального гемопоэза. Чтобы установить временную точку возникновения специфичных для одного из близнецов мутаций, которые появляются после образования зиготы, исследователи решили изучить ранние стадии развития. Они объяснили, что через одну – две недели после формирования бластоцисты эмбриональные клетки строят зародышевые линии. Этот процесс называется спецификацией первичных зародышевых клеток (PGCS). Постзиготные мутации, присутствующие как в половых, так и в соматических клетках близнецов, скорее всего, произошли до PGCS.

Чтобы это доказать, ученые провели исследование, в котором приняли участие 381 пара дискордантных монозиготных близнецов. Путем сравнения данных полногеномного секвенирования пациентов, их родителей, детей и супругов было рассчитано время возникновения мутаций. В общей сложности обнаружено 23653 постзиготных мутаций, специфичных для одного из близнецов, при этом в паре различались в среднем 14 мутаций.

Используя эти данные, ученые смогли разделить близнецов на две группы, в одной из которых оба близнеца развивались из одной клеточной линии, а в другой – из разных. Это исследование позволило определить количество мутаций, отличающихся у монозиготных близнецов, их тип и время возникновения. Число постзиготных мутаций сильно варьируется, например, 39 пар близнецов различаются более чем на 100 мутаций.

Чтобы найти мутации пре-PGCS, были секвенированы геномы детей и супругов у 181 пары монозиготных близнецов. Были выделены мутации, присутствующие в потомстве пробанда, а не у его близнеца или партнера. Обнаружено, что 27265 таких мутаций переданы потомству. Из них 582 найдены в соматических клетках пробанда и, скорее всего, являются мутациями пре-PGCS. В среднем каждому потомку передается 1,3 пре-PGCS мутации.

Кари Стефанссон (Kari Stefansson), соавтор статьи, отметил, что усилиями компании DeCode по секвенированию полного генома в диагностических целях удалось выяснить, сколько серьезных заболеваний, возникающих в детстве, вызвано мутациями de novo. «Более того, в эту группу входят не только наследственные синдромы раннего детства, но и такие болезни, как аутизм. Еще недавно считалось, если один из однояйцевых близнецов страдает аутизмом, а другой нет, причина во влиянии окружающей среды. Это рискованное предположение. В равной степени на состояние близнеца могли повлиять мутаций de novo, которые произошли только у него», – добавил Стефанссон.

Однако это не означает, что исследования близнецов не могут быть полезны для определения влияния окружающей среды и генетики на развитие болезней. Ученые подчеркивают, что важно правильно и осторожно интерпретировать данные.

 

Источник: genomeweb.com

Автор: Алина Вахитова.