Чтобы уверенно связать вариации внутри гена или генома (то, что биологи называют «генотипами») и вариации в признаках («фенотипы»), ученым в идеале нужны стандартизированные генетические инструменты. Одним из них является панель генетических ссылок Drosophila (DGRP), которая состоит из> 200 линий плодовой мухи Drosophila melanogaster.
Каждая линия в DGRP имеет полностью секвенированный геном, чтобы ученые могли выявлять различия между генотипами, а затем связывать их с различиями между интересующими фенотипами.
Большая часть ДНК в эукариотических клетках – клетках, которые составляют высшие организмы, такие как дрозофилы и люди, – плотно упакована внутри ядра клетки.
Но почти все эукариотические клетки также имеют митохондрии – органеллы, которые часто называют «электростанцией клетки»."Митохондрии уникальны тем, что у них есть собственная ДНК со своим собственным набором генов.
Исследования показали, что вариации митохондриальных генов связаны с такими заболеваниями, как ожирение, диабет 2 типа, рассеянный склероз и шизофрения. Проблема в том, что, в отличие от «обычных» генов в ядерных геномах, мы на самом деле очень мало знаем о том, как вариации митохондриальных генов связаны с вариациями фенотипов.
Это то, к чему обратились Роэл Беверс и Мария Литовченко из лаборатории Барта Депланке в EPFL в статье, опубликованной в журнале Nature Metabolism.
Ученые провели комплексное исследование, связавшее вариации митохондриальной ДНК с различными характеристиками линий плодовой мушки DGRP. Полученные результаты могут быть включены в будущие общегеномные исследования ассоциаций (GWAS), чтобы получить более подробную информацию о том, как вариации в генах – ядерных и митохондриальных, а также их взаимодействия – влияют на различные признаки и заболевания.
«До сих пор исследования DGRP в основном были сосредоточены на генетических вариантах в ядре из-за низкого покрытия митохондриальной ДНК», – говорит Депланке. «В этом исследовании мы хотели изучить влияние вариации митохондриальной ДНК на черты этих линий мух."
Его команда повторно секвенировала митохондриальные геномы 169 линий плодовой мушки DGRP, что позволило им идентифицировать 231 вариант гена. Затем они рассмотрели «гаплотипы митохондриальной ДНК», которые представляют собой группы вариантов, которые всегда наследуются вместе, выявив 12 различных гаплотипов среди изученных линий мух.
Интересно, что эти гаплотипы были связаны с рядом метаболических фенотипов и заболеваний. «Мы обнаружили множество связей с особенностями, связанными со стрессом и метаболизмом, в том числе с потреблением пищи у мужчин», – говорит Депланке. Чтобы подтвердить это, исследователи поменяли местами митохондриальные геномы между линиями плодовых мушек, что фактически изменило пищевое поведение самцов: митохондриальный гаплотип, связанный с высоким потреблением пищи, мог увеличить потребление пищи в линиях мух, которые изначально демонстрировали низкое потребление пищи.
Эта работа может помочь будущим исследованиям, обеспечивая более высокое разрешение для связи генов и признаков, e.грамм. кормление. «В DGRP есть важные метаболические вариации, специфичные для митохондриальных гаплотипов», – заключают авторы. "Это демонстрирует важность включения таких гаплотипов в исследования взаимосвязи генотип-фенотип."