В течение многих лет геном человека рассматривался как загадочная книга жизни, в которой разборчивые участки перемежались с откровенной тарабарщиной. Разборчивые участки содержали код для создания клеточных белков, другие области, составляющие около 90% всего генома, считались «нежелательной ДНК». Позднее ученые выяснили, что многие некодирующие участки играют ключевую роль в регуляции активности генов. У ученых-онкологов это вызвало свои вопросы: если мутации в кодирующих областях заставляют клетки производить неполноценные белки, то что делают мутации в некодирующих областях? Как мутации в глубине генома - в областях, лишенных генов, - способствуют развитию рака?

В новой работе, опубликованной в журнале Nature Genetics, исследователи из Института рака Дана-Фарбер дали ответ на этот вопрос. Они сузили рамки своего исследования до конкретной ДНК, в которой происходят некодирующие мутации. Исследователи обнаружили, что в подавляющем числе рассмотренных случаев такие мутации оказывают эпигенетический эффект, то есть изменяют то, насколько плотно ДНК в этих местах обернута. Это, в свою очередь, влияет на то, насколько эти участки открыты для связывания с другими участками ДНК, что может повлиять на активность генов, участвующих в развитии рака. Это открытие впервые раскрывает широко распространенный биологический механизм, с помощью которого некодирующие мутации могут влиять на риск развития рака.  Для выявления наследственных мутаций, повышающих риск развития рака у человека, исследователи проводят так называемые широкогеномные ассоциативные исследования, или GWAS. В ходе этих исследований ученые берут образцы крови у сотен тысяч людей и сканируют их геномы на наличие мутаций или других вариаций, которые чаще встречаются у людей с раком, чем у тех, у кого нет этого заболевания. В результате исследований были обнаружены тысячи подобных мутаций, но лишь небольшой процент из них находится в кодирующих участках генома, которые относительно легко связать с раком. Одним из примеров является рак молочной железы.  Ученые отмечают, что было выявлено более 300 мутаций, которые связаны с повышенным риском развития этого заболевания. Менее 10% из них находятся внутри генов. Остальные находятся в «пустынных» регионах, и пока неясно, как они влияют на риск заболевания. Чтобы попытаться установить эту связь, исследователи собирают два набора данных: во-первых, данные GWAS, показывающие мутации в определенном типе рака, и во-вторых, данные о другой геномной особенности этого типа рака - например, аномально высокий или низкий уровень активности определенных генов. Ища области совпадения между этими наборами данных в процессе, исследователи могут определить, соответствуют ли мутации повышению или понижению активности этих генов.