Деление клеток не вносит заметного вклада в мутагенез

Изучение соматического мутагенеза требует особого подхода, ведь мутации могут присутствовать в небольших группах или даже единичных клетках. Ученые из Института Сенгера (Великобритания) разработали протокол для дуплексного секвенирования, который назвали nanorate sequencing, или NanoSeq. С его помощью число ошибок прочтения удалось снизить до пяти на миллиард оснований. В новой работе они использовали этот протокол для изучения мутагенеза в разных типах клеток здорового человека.

Сначала сравнили стволовые и дифференцированные клетки. Ученые секвенировали геномы зрелых гранулоцитов и гемопоэтических стволовых и мультипотентных клеток-предшественниц (HSC/MPP). Предположительно, гемопоэтические стволовые клетки должны поделиться 28 раз, чтобы образовались дифференцированные клетки крови. Поэтому ученые ожидали увидеть гораздо более высокую мутационную нагрузку в гранулоцитах. Однако она практически не отличалась от нагрузки HSC/MPP — в обоих типах клеток появлялось около 19,9 новых мутаций в год. Таким образом, деление клеток не ведет к пропорциональному нарастанию числа мутаций.

Также изучили клетки кишечника. Мутационная нагрузка дифференцированных клеток кишечного эпителия была сравнима с нагрузкой стволовых клеток.

После этого секвенировали геномы постмитотических тканей — корковых нейронов и клеток гладкой мускулатуры. Корковые нейроны не делятся, но все равно накапливают 17,1 замен и 2,5 инделов в год. Чаще всего встречалась замена тимина на цитозин в ApT-сайтах. Мутации, вызванные дезаминированием 5-метилцитозина, встречались намного реже (2,5 замены в год), а значит, деление клетки не обязательно для исправления этой ошибки.

Клетки гладкой мускулатуры редко делятся при нормальных условиях. NanoSeq показал, что число мутаций в клетках мочевого пузыря и кишечника также нарастает с возрастом — 20,7 замен и 1,3 индела в год.

Таким образом, в гранулоцитах, нейронах и клетках гладкой мускулатуры мутации накапливаются одинаково — линейно с возрастом. Число делений не играет роли. Этим они отличаются от клеток, подверженных действию мутагенов (эпителий кожи, кишечника, бронхов и мочевого пузыря), где наблюдаются значительные индивидуальные вариации уровня мутагенеза и спектра мутаций. Авторы исследования предполагают, что эндогенный мутагенез протекает сходным образом у всех людей, по крайней мере, в изученной когорте.