Новый белок назван Vostok в честь первого космического корабля. Фото предоставлено ИБГ РАН.
тестовый баннер под заглавное изображение
Наисложнейшим образом устроенная работа нейронов у всех живых существ – это одна из самых актуальных научных тем. Сложность требует очень четкой регуляции генов: часть их должна активно работать, а другая должна быть надежно выключенной.
В ядрах разных клеток ДНК складывается в особые трехмерные структуры (для разных клеток – свои), от которых зависит активность необходимых для работы генов. В нейронах же правильная укладка нити ДНК важна особенно, поскольку точная регуляция генов в них обеспечивает и развитие самих клеток, и их связи с соседними клетками.
Справка «МК». ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) — это макромолекула, которая обеспечивает хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов.
Исследование проводилось на личинках мух-дрозофил – мельчайшего лабораторного живого существа, регуляторные механизмы у которого, тем не менее очень схожи с человеческими. Ученым было не до конца понятно, как контролируется «сворачивание» ДНК в клетках мозга мухи, что укладывает ее в петли определенной конфигурации (в нервных клетках насчитывается больше петель, чем в каких-либо других клетках), позволяя регуляторным белкам сближаться с нужными генами. Точнее, был известен только один белок, участвующий в регуляторных петлях – GAF. Однако когда его «выключали», то есть блокировали его работу, в ядрах нервных клеток «терялась» только часть петель. В результате ученые поставили себе цель: найти новый белок, который «плетет» оставшиеся.
Как сообщили «МК» в РНФ, специалисты обнаружили этот белок в мозге дрозофилы. Он участвует там в трехмерной укладке ДНК в ядрах нервных клеток наряду с GAF. Поскольку петли его, когда их переносили на схему, очень напоминали траекторию полета ракеты, белку присвоили название Vostok, в честь первого пилотируемого корабля «Восток». Vostok связывается с определенными участками ДНК и образует на ней петли, необходимые для развития нервной системы.
Максим Ерохин. Фото предоставлено ИБГ РАН
Чтобы проверить эту функцию, генетики прибегли к методу редактирования генов CRISPR-Cas9. Иными словами, они создали мутантных личинок, у которых был «выключен» ген Vostok. Когда у таких личинок проверили наличие петель ДНК в ядрах нервных клеток, их оказалось на 7% меньше, чем у нормальных личинок дрозофил.
– Кстати, в нашем исследовании мы обратили внимание на то, что петли, образуемые при участии белка Vostok, отличались от тех, за которые отвечает ранее известный белок GAF, – поясняет руководитель научной группы, доктор биологических наук Максим Ерохин. – Это говорит о том, что эти два регулятора работают независимо друг от друга, и оба важны для правильной укладки ДНК.
Проверили исследователи и то, как отсутствие того или иного белка у мутантных личинок отражалось на состоянии насекомых. По словам Ерохина, когда у подопытных «выключали» GAF, те погибали на стадии личинок, а в случае с «отключением» белка Vostok жили чуть дольше, до стадии куколки, но все равно потом умирали. То есть, отсутствие каждого отдельного белка в ДНК личинок дрозофил не давало им развиваться во взрослые особи.
Кстати, выяснилось, что при «выключении» и Vostok, и GAF у дрозофилы суммарно теряется только около 15% петель ДНК, что означает наличие других, не открытых пока белков со схожими свойствами, отвечающих за сложную структуру макромолекулы.
