Блог

Aug 11, 2023

Около 170 генов определяют цвет волос, кожи и глаз, показало исследование CRISPR

Черные волосы? Зеленые глаза? Окраску определяют более 160 генов, и их взаимодействие невероятно сложно. Человеческая кожа, волосы и глаза бывают самых разных цветов, но до сих пор

Черные волосы? Зеленые глаза? Окраску определяют более 160 генов, и их взаимодействие невероятно сложно.

Человеческая кожа, волосы и глаза бывают самых разных цветов, но до сих пор ученым известна лишь часть генетического разнообразия, определяющего эту вариацию. Теперь новое исследование обнаружило многие десятки генов, которые могут создавать такое широкое разнообразие.

В ходе полногеномного скрининга исследователи выявили 169 генов, которые, вероятно, участвуют в пигментации человека, в том числе 135, о роли которых ранее не было известно. Авторы исследования сообщили, что из-за широкого распространения пигментов в организме человека некоторые из этих генов могут быть вовлечены в такие заболевания, как меланома рака кожи и даже болезнь Паркинсона, которая поражает пигментированные клетки в области мозга, важной для движения. .

«Пигментация сама по себе интересна как в контексте вариаций и эволюции человека, так и в контексте болезней», — рассказала Live Science руководитель исследования Джоанна Высоцка, биолог развития в Стэнфордском университете и Медицинском институте Говарда Хьюза.

Связанный:10 распространенных заболеваний кожи

Цвет кожи, глаз и волос у людей зависит от пигмента меланина, который бывает коричнево-черной формы, называемой эумеланин, и желто-красной формы, называемой феомеланин. То, сколько каждого типа меланина выражено и в каком балансе, определяет, будут ли у кого-то, например, угольно-черные волосы или огненно-рыжие пряди, то же самое касается тона кожи и цвета глаз. (Чем больше меланина в глазу, тем он темнее. У людей с голубыми глазами меланин отсутствует в радужке, а у людей с зелеными глазами он находится только в одном слое.)

Клетки, называемые меланоцитами, производят меланин, но разница между людьми с темными и светлыми чертами лица не в количестве меланоцитов, а в том, сколько меланина производят эти меланоциты, говорит Высоцка.

Предыдущие исследования выявили некоторые гены, ответственные за созревание меланоцитов и выработку меланина, но этого достаточно, чтобы объяснить от 23% до 35% вариаций цвета кожи человека, написала Высоцка и ее команда в четверг (10 августа) в журнале Science. Чтобы выяснить, какие еще гены могут способствовать пигментации человека, исследователи провели исследование всего генома.

Во-первых, им пришлось дифференцировать меланоциты с высоким и низким содержанием меланина. Для этого они сортировали клетки в лабораторных чашках, используя светорассеивающие свойства меланина, которые описывают, как свет ведет себя при попадании на пигмент. Этот новый метод, который предполагает освещение флуоресцентным светом клеток, проходящих через канал, эффективно сортирует как клетки меланоцитов человека, так и клетки меланомы (раковой версии меланоцитов) по уровню меланина.

Затем исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы систематически проникать в клетки и мутировать каждый ген по одному. Команда предположила, что если сломанный ген связан с выработкой меланина или созреванием меланоцитов, уровни пигмента в меланоцитах упадут, а затем будут обнаружены инструментом сортировки.

Этот метод позволил получить список из 169 генов, уровни активности которых исследователи затем проверили на реальных тканях человека — в данном случае на образцах крайней плоти младенцев, пожертвованных после обрезания. Они обнаружили, что почти 70% генов были более активны у детей с более темным оттенком кожи, чем у детей со светлым оттенком кожи.

По словам Высоцкой, не каждый ген обязательно управляет выработкой меланина. В то время как некоторые определяют, как созревают меланоциты и сколько пигмента они производят, другие, вероятно, участвуют в этом более периферийным образом.

Гены в основном разделились на две категории: одна группа помогала регулировать гены, а другая влияла на перемещение эндосом. Эндосомы — это крошечные транспортные пакеты внутри клеток, которые перемещают материалы. Исследователи внимательно проанализировали по одному гену из каждой группы и обнаружили, что один из них участвует в созревании меланосом, крошечных клеточных органов, которые производят и хранят пигмент в меланоцитах. Другой регулирует pH меланосом, обеспечивая правильное функционирование ферментов, соединяющих пигменты, говорит Высоцка.