Genetiker identifizieren kleine Moleküle sind potenzielle Indikatoren für Krankheit

Eine kritische Frage in der Medizin fragt, wie individuelle Unterschiede in der DNA Vorhersagen kann Unterschiede in Gesundheit und Krankheit. Neue Forschung von der Clemson-Zentrum für Humangenetik identifiziert Hunderte von Metaboliten, die möglicherweise dienen als Zwischenprodukte zu übersetzen variation im Genom der variation in komplexen Merkmale. Vor kurzem veröffentlicht in Genome Research, die Ergebnisse könnten eines Tages helfen, die ärzte besser zu überwachen Metabolit variation als Indikator für Krankheit.

Das zentrale dogma der Molekularbiologie beschreibt, wie DNA wird transkribiert in RNA, die in Proteine übersetzt werden. Viele dieser Proteine fungieren als Enzyme katalysieren Sie Chemische Reaktionen zwischen kleinen Molekülen, die die Durchführung der Programme angegeben, die in unserer DNA, bekannt als Metaboliten. Diese Metaboliten, gemeinsam bezeichnet als die „metabolom“ führen Sie wesentliche Funktionen, von der Erzeugung oder Speicherung von Energie zu dienen als Bausteine für unsere Zellen.

„Viele der Grund das metabolom wurde nicht darauf hingewiesen, in der Genom-weiten Studien ist wegen der Technologie. Erst vor kurzem hat der Massenspektrometrie erweitert, so dass es machbar Umfrage das gesamte metabolom-auf einem relativ großen Maßstab“, sagte Trudy Mackay, Direktor der Clemson University ‚ s Center for Human Genetics.

In diesem bahnbrechenden Studie von Mackay ehemaligen Postdoc-Forscher Zhou Shanshan und Fabio Morgante, Forscher versucht, zu Messen, Hunderte von Metaboliten innerhalb der experimentellen Modell-system der gemeinsamen Fruchtfliege, Drosophila melanogaster, um zu Messen, wie diese Metaboliten schwankte neben der variation in der genetischen Informationen. Sobald die Metaboliten wurden identifiziert, ist der rest der Studie wurde rechnerisch, korrelierende variation in Metaboliten mit der DNA-Varianten und variation in einer breiten Palette von Merkmalen gemessen in 40 verschiedenen Obst-Fliegen-Linien.

„Was Shanshan hat zuerst gefragt: Wenn wir uns anschauen, variation, sind diese Metaboliten alle unabhängigen oder einige von Ihnen variieren zusammen, wie man erwarten würde, wenn Sie fallen in die gleiche Art von Weg? Dann legte Sie Sie zusammen, in der Sie unterschiedliche Wege zu sehen—sowohl auf der Ebene der einzelnen Metaboliten oder von Gruppen von Metaboliten—wenn Sie im Zusammenhang mit der variation im Genom dieser Linien Fliegen,“ sagte Robert Anholt, Provost ist Distinguished Professor für Genetik und Biochemie, die sich auch auf das Zentrum für Humangenetik.

Zhou war in der Lage zu zeichnen Korrelationen zwischen polymorphen Veränderungen in der DNA—spezifischen Basenpaar-Unterschiede in den genetischen code, der Sie übersetzt, um variation in das metabolom. Sie fand auch verbindungen zwischen der variation in den RNA-Transkripten und Varianten in Metaboliten. Wobei die Analyse einen Schritt weiter, Zhou überlegt, ob Metabolit Ebenen zugeordnet werden können, insbesondere Merkmale oder Eigenschaften, sogenannte Phänotypen.

„Eines der Merkmale untersucht wurde die Widerstandsfähigkeit gegen stress: wie lange können die Fliegen überleben, wenn man Sie auf ein medium, in dem es keine Nährstoffe für Sie?“ Anholt sagte. „Shanshan gefunden verschiedenen metabolischen Transkriptions-DNA-Netzwerke zwischen Männchen und Weibchen, beide sind in Bezug auf Fettstoffwechsel.“

Inter-männlichen aggression, ein Merkmal, das dauert eine fülle von Energie, um anzuzeigen, war ein weiterer Phänotyp in die Studie eingeschlossen. Wie vermutet, Metaboliten beteiligt, in der schnellen Energiegewinnung, wie z.B. die Zugehörigkeit zu den Zitronensäure-Zyklus, featured prominent in diesem Netzwerk.

„Wir wussten, dass es schwierig ist, genau vorherzusagen, den Phänotyp basiert nur auf der information von DNA-Varianten,“ Anholt sagte. „Wenn Fabio Morgante analysiert die Daten, die er festgestellt, dass die Genauigkeit der Vorhersage erhöht, wenn man sich das metabolom, da das metabolom ist viel mehr eng mit dem Phänotyp als die DNA.“

Zusammengefasst, die Ergebnisse könnten eines Tages erleichtern, frühzeitige Diagnose—oder eine genauere Diagnose für Krankheiten erkannt werden können von Metabolit-Variante.

„Lassen Sie uns sagen, jemand hat die Mitglieder der Familie, in der es eine Prävalenz einer bestimmten late-onset-Erkrankung. Es wäre schön, für diese person zu wissen: sind Sie auf Risiko oder nicht-Risiko die Krankheit zu entwickeln.“ Anholt sagte. „Und vielleicht gibt es nicht ein biomarker für das Risiko heute. Aber wenn Sie wissen, die genetische variation und Sie wissen, wie genetische variation Auswirkungen der variation in der metabolom -, könnte man überwachen die metabolom-und findet eine sehr frühe Diagnose, wenn eine bestimmte Metaboliten ändert.“

Mackay betonte, dass, obwohl das team die Studie wurden Hunderte von Metaboliten, die genetische basis der variation in diesen Metaboliten ist noch schwer zu klären. Viele weitere Studien über die Genotyp-Metabolit-Phänotyp-Beziehung durchgeführt werden müssen, um die Festigung der genetischen Grundlagen der Metabolit Vielfalt.

Dennoch, diese umfassende Studie füllt die Lücken von fehlenden Informationen, die Schaffung von mehr Möglichkeiten für die Forschung in der Zukunft. Wie die Technologie zur Messung des metabolom verbessert, Datenbanken mit metabolom-Informationen zu erweitern.