Новости

10 июня, 2021 12:09

Исследования ученых ТГУ позволят прогнозировать приход новых эпидемий

Ученые Биологического института Томского госуниверситета исследуют механизм хромосомной изменчивости малярийных комаров – кровососущих насекомых, передающих людям опасные инфекции. В рамках проекта, поддержанного РНФ, биологи проведут полное секвенирование геномов двух видов – Anopheles messeae и Anopheles beklemishevi, широко распространённых в России. Это даст максимум информации об адаптивных возможностях комаров, например, их способности переносить холод или засуху, передавать те или иные заболевания и других. При возникновении опасности эпидемии заболеваний, распространяемых малярийными комарами, генетическая информация поможет быстро реагировать, создавая инсектициды, прицельно действующее на данный вид.
Источник: Пресс-служба ТГУ

– Малярийные комары являются одними из самых опасных животных в мире. Они способны переносить множество опасных инфекций, включая малярию, лихорадку Западного Нила, лихорадку Маяро, лимфатический филяриоз, дирофиляриоз и другие, – рассказывает руководитель проекта, профессор Биологического института ТГУ и Политехнического университета Вирджинии Игорь Шарахов. – В России малярия давно искоренена, но малярийные комары никуда не исчезли. Более того, вследствие изменения климата они активно расширяют свой ареал, продвигаясь на север и восток. С учётом того, что люди сейчас активно перемещаются по планете, посещают экзотические страны, риск завоза опасных инфекций и развития новых эпидемий значительно возрастает. Чтобы этого не допустить, нам необходимо знать генетический состав малярийных комаров, которые живут рядом с нами.

В рамках нового проекта РНФ (идентификационный номер 21-14-00182) биологи ТГУ будут исследовать два вида малярийных комаров, широко распространённых в РФ и Томской области – Anopheles messeae и Anopheles beklemishevi. Их геномы учёные сравнят с геномом родственного комара Anopheles freeborni, обитающего в США. Поскольку распространение малярийных комаров в Евразию шло из Северной Америки, сравнение сибирских комаров с более предковым видом позволит выявить произошедшие хромосомные изменения.

– Это важно, поскольку хромосомные мутации могут обеспечивать носителю новые свойства, – объясняет Игорь Шарахов. – Известен пример из Африки, где при исследовании Anopheles gambiae было установлено, что одна довольно распространённая инверсия (вид мутации, при котором участок хромосомы разворачивается на 180 градусов), оказалась напрямую связана сo способностью комаров выживать в условиях засухи. Это позволяет виду значительно расширить ареал, выйти за пределы тропических лесов и освоить саванну.

По словам ученого БИ ТГУ, многие адаптивные особенности организмов закодированы в иx геномax. Прочитав полностью геном малярийных комаров, биологи смогут в полной мере оценить потенциал изучаемых видов, в том числе их способность адаптации к неблагоприятным факторам – засухе, холоду, жаре и прочим. Применительно к сибирским комарам, появится возможность на генетическом уровне изучать способность самок впадать в диапаузу и переживать суровые зимы. Расшифровка генома расскажет и о «пищевых» предпочтениях комаров (т.е. чью кровь будет пить насекомое – птиц, людей, теплокровных животных или окажется всеядным). Это позволит определить круг источников инфекции, от которых комар может заразиться, и потенциальных жертв, которым он передаст возбудителя инфекции. Наряду с этим исследователи смогут проанализировать гены, отвечающие за передачу заболеваний и сделать выводы относительно того, какие инфекции может переносить каждый конкретный вид.

Одной из задач, решаемых в рамках проекта, станет построение карт геномов трёх видов комаров. Наряду с этим исследователи намерены выяснить механизмы хромосомных изменений и узнать, каково их разнообразие внутри вида. Методом геномного анализа будет проверяться гипотеза, согласно которой причиной хромосомных мутаций может являться «мусорная» ДНК или так называемыe «прыгающиe» элементы. Их особенностью является способность перемещаться из одного участка хромосомы в другой, приводить к её разрыву и перестройке.

– Фундаментальная задача нашего проекта – изучение влияния инверсии на работу генов, – говорит Игорь Шарахов. – Будут измерены профили генной экспрессии у комаров с инверсией и без неё. В процессе экспрессии наследственная информация преобразуется в РНК и затем в белок, поэтому уровень РНК важен с точки зрения функциональных возможностей организма.

При реализации проекта будут использованы современные технологии и инструменты, позволяющие извлечь большой объём новых данных, например, технология длинных прочтений последовательностей ДНК. Для картирования последовательностей ДНК на хромосомах будет применена флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) – метод молекулярной цитогенетики, при помощи которого идентифицируется конкретная хромосома или часть хромосомы, где находится ген. С помощью данных подходов определяются изменения в хромосомах, которые невозможно выявить обычными цитогенетическими методами.

Данные, которые учёные получат по итогам исследований, будут иметь не только большую фундаментальную, но и практическую значимость. Во-первых, понимание адаптивных возможностей вида позволяет прогнозировать его ареал при тех или иных экологических параметрах. Это, в свою очередь, поможет просчитывать риски распространения заболеваний, передаваемых малярийными комарами.

Во-вторых, в случае возникновения угрозы пандемии, обусловленной участием в ней малярийных комаров, наличие геномных данных даёт возможность определить мишени для прицельного сокращения популяции либо ее уничтожения с предварительным расчетом экологических рисков.

Теги
Биология
10 июня, 2021
Ученые выяснили механизм появления мутаций в геноме стволовых клеток
Биологи обнаружили, что многие мутации закрепляются в геномах стволовых клеток в результате появле...
3 июня, 2021
Некоторые виды водяных блох оказались ровесниками динозавров
Исследователи Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН (Москва) и Института би...