Новости

23 июня, 2021 11:29

Генетическое окружение заставило гены «замолчать»

Биологи исследовали механизм включения и выключения генов, участвующих в развитии мушек-дрозофил. Оказалось, что особые элементы, которые контролируют этот процесс, находятся под влиянием окружающих их участков ДНК. Если «соседи» не позволяют им работать, это может изменить судьбу клетки, например, превратить ее в раковую или даже нарушить развитие целого организма. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале BMC Biology.
Источник: РИА Новости / Вячеслав Бобков
3 / 4
Источник: РИА Новости / Вячеслав Бобков

Развитие как позвоночных, так и беспозвоночных животных тонко регулируется на генетическом уровне, и это позволяет избежать ошибок, которые способны вызвать тяжелые заболевания и даже смерть. Для изучения развития организмов биологи часто используют мушек-дрозофил, поскольку они неприхотливы, имеют многочисленное потомство и очень быстро растут. Кроме того, на дрозофилах легко исследовать различные мутации и нарушения работы генов, которые быстро проявляются в изменении длины крыльев, цвета глаз или тела.

У зародышей дрозофил в определении судьбы (по сути дифференцировки и специализации) клеток различных частей тела участвует два типа белков: Polycomb и Trithorax. Первые отвечают за то, чтобы ненужные в определенной клетке гены были выключены, а вторые за то, чтобы нужные работали. Исследования показали, что белки-выключатели, чтобы сделать какой-то ген неактивным, должны присоединиться к особым регуляторным последовательностям ДНК, которые называются PRE-элементами.

Научная группа из Института биологии гена РАН (Москва) проверила влияние генетического окружения (то есть находящихся рядом последовательностей ДНК) на эффективность работы регуляторов у дрозофил. Для этого биологи искусственно внесли в различные участки хромосом мух генетическую конструкцию, состоящую из гена white с последовательностью PRE перед ним. При нормальной работе ген white отвечает за красный цвет глаз у дрозофил, но если он не работает, те становятся белыми. После вставки конструкции одна часть мух имела белые глаза — это свидетельствовало о том, что регулятор подавлял (репрессировал) ген white. У другой части были красные или наполовину красные и наполовину белые: в последнем случае регулятор не блокировал ген white или блокировал его лишь частично. Оказалось, что такие отличия вызваны тем, что конструкции были вставлены в разные части генома, то есть имели разное генетическое окружение.

Чтобы определить, как именно «соседи» влияли на работу регуляторов, ученые повторили опыт, добавив в генетическую конструкцию так называемые пограничные элементы — последовательности, которые контролируют «архитектуру» хромосомы, то есть расположение ее частей относительно друг друга. Оказалось, если PRE находится рядом с таким пограничным элементом, она более охотно выполняет свою функцию и сильнее подавляет работу гена, отвечающего за цвет глаз. Это связано с тем, что хромосома в этом месте становится менее скрученной (компактизованной) и более доступной для белков Polycomb, которые выключают гены. При этом влияние пограничных элементов во многом зависит от расстояния: чем дальше они от регуляторов, тем хуже блокируется ген.

«Интересно, что PRE-подобные элементы у человека тоже присутствуют и участвуют в выключении различных генов. Нарушение их работы может вызывать превращение делящихся клеток, например стволовых, в раковые. Поэтому очень важно исследовать механизмы, которые помогают регуляторам выполнять свои функции, чтобы в последующем уже задумываться над способами исправления ошибок, если они возникают», — рассказывает руководитель гранта РНФ Дарья Четверина, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, руководитель группы эпигенетики ИБГ РАН.

30 июля, 2021
Гидробиологи выяснили, какие факторы среды наиболее важны для рачков из озер полигональной тундры
Российские ученые исследовали ракообразных Cladocera и Copepoda из термокарстовых озер в дельте ре...
23 июля, 2021
Паразиты из копролитов помогли впервые раскрыть диету неолитических собак Смоленской области
Археологи Государственного Эрмитажа совместно с французскими коллегами-палеонтологами проанализиро...