Vanhemmat isät lisäävät koiranpentujen geenimutaatioita

Tutkimuksessa analysoitiin 390 vanhempi–jälkeläistrioa 43 eri rodusta. Trio tarkoittaa asetelmaa, jossa sekvensoidaan sekä koiranpennun että molempien sen vanhempien perimät. Näin voidaan tunnistaa tarkasti sellaiset uudet DNA-muutokset, joita ei esiinny kummankaan vanhemman perimässä – muutokset, jotka ovat syntyneet siittiössä, munasolussa tai pian hedelmöityksen jälkeen. Nämä harvinaiset muutokset ovat evoluution perusta, mutta ne voivat myös altistaa perinnöllisille sairauksille.

– Yhdistämällä biopankissamme olevat laajennetut sukupuut ja tavanomaista kattavampi DNA-sekvensointi tunnistimme, miten uudet DNA-muutokset syntyvät ja mihin kohtiin perimää ne osuvat, kertoo professori Hannes Lohi Helsingin yliopistosta ja Folkhälsanin tutkimuskeskuksesta.

Tulokset selittävät samalla, miksi koirat poikkeavat ihmisistä tietyissä DNA-alueissa ja mitä havainnot merkitsevät koirien terveydelle ja jalostukselle.

Vanhempien iällä on merkitystä perimän muutosten määrään

Tutkimus osoitti, että pentuihin syntyy keskimäärin vain muutamia kymmeniä aivan uusia DNA-muutoksia syntymää kohden ja että sukupolvea kohti tarkasteltuna mutaatiotahti on yllättävän samanlainen eri roduissa, vaikka jalostusvalinta on ollut voimakasta.

Vanhempien iällä on selvä yhteys uusien muutosten määrään. Erityisesti isän iän kasvu lisäsi pentuun siirtyvien uusien geenimutaatioiden määrää voimakkaammin kuin ihmisillä on aiemmin raportoitu. Myös äidin iällä havaittiin itsenäinen, mutta maltillisempi vaikutus.

Koon mukaan tarkasteltuna suurikokoisilla roduilla näytti kertyvän suhteellisesti enemmän muutoksia perimään jo varhaisessa kehitysvaiheessa, kun taas pienikokoisilla roduilla uusien muutosten määrä kasvoi nopeammin iän myötä. Muutosten kokonaismäärä sukupolvea kohden pysyi silti samalla tasolla rodusta riippumatta.

Uusia oivalluksia koirien perimästä

Uusien muutosten sijainnissa erottui selkeä painotus niin sanottuihin CpG-saariksi kutsuttuihin geenien säätelyalueisiin. Koirilla näillä”on/off”-alueilla havaittiin selvästi enemmän uusia mutaatioita kuin perimän muissa osissa – toisin kuin ihmisillä. PRDM9-nimisellä proteiinilla on keskeinen rooli nisäkkäillä ja ihmisillä: se ohjaa DNA:n sekoittumista sukusolujen muodostuessa, kun taas koirilta tämä ohjain puuttuu, mikä osaltaan selittää eroja siinä, mihin kohtiin perimää uudet muutokset kohdentuvat.

Aineistossa havaittiin myös poikkeuksellinen tapaus: yksi pentu kantoi moninkertaisesti tavanomaista enemmän uusia mutaatioita, ja valtaosa niistä oli peräisin äidin puolelta. Tapaus sopii yhteen sen kanssa, että munasolun muodostumisen aikana DNA:n virheenkorjauksessa on voinut olla tilapäinen häiriö. Sama ilmiö on havaittu myös ihmisillä.

Kun tuloksia hyödynnettiin koiran ja suden kehityshistorian ajoittamisessa, koira–susi -haaran erkanemisen ajankohdan arvio tarkentui noin 23 000–30 000 vuoden päähän.

- Sen ymmärtäminen, milloin ja mihin uudet DNA-muutokset syntyvät, auttaa tarkentamaan jalostuspäätöksiä – mukaan lukien vanhempien iän huomioiminen, Lohi summaa.

Tutkimuksen tulokset tarjoavat vertailupohjaa myös ihmisen perimän tutkimukselle.