Ученые открыли неизвестный ранее белковый регулятор в мозге дрозофил, который управляет пространственной организацией ДНК внутри нервных клеток. Обнаруженную молекулу назвали Vostok в честь легендарного космического корабля. Он формирует жизненно важные петли на ДНК! Эти структурные элементы обеспечивают корректное функционирование генов, ответственных за развитие нервной системы. Знание подобных белковых механизмов ключево для прогресса в редактировании генов. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликовано в авторитетном научном издании.
Роль пространственной структуры ДНК в нейронах дрозофилы
Правильная трехмерная архитектура ДНК необходима для активации нужных генов. Это особенно критично в нейронах, где точный генный контроль обеспечивает их становление и создание нейронных связей. Долгое время оставался неясным механизм образования ДНК-петель, позволяющих регуляторным белкам взаимодействовать с генами. Хотя роль белка GAF была известна, предполагалось существование других регуляторных факторов.
Институт биологии гена РАН и Принстонский университет обнаружили Vostok
Специалисты Института биологии гена РАН (Москва) и Принстонского университета (США) исследовали укладку ДНК в клетках мозга личинок дрозофилы. Выбор нервной ткани объясняется тем, что именно нейроны содержат рекордное количество петлевых структур ДНК.
Компьютерный анализ генома нейронов выявил уникальную повторяющуюся последовательность в местах формирования петель. Эта последовательность служила связующим звеном для неизвестного белка. Поскольку схематичное изображение ДНК-петель напомнило авторам траекторию космического корабля, белок получил название Vostok!
CRISPR-Cas9 раскрыл функции революционного белка
Используя метод редактирования генов CRISPR-Cas9, ученые создали мутантных личинок дрозофилы с отключенным геном Vostok. Эксперименты показали впечатляющие итоги: у мутантов образование ДНК-петель сократилось на 7%. Петли, формируемые белком Vostok, отличались от тех структур, за которые отвечал GAF, что указывает на независимые функции этих регуляторов при построении трехмерной геномной архитектуры.
Жизненно важная роль белка Vostok
Авторы изучили последствия дефицита белка Vostok для генной активности в нервных клетках. Анализ подтвердил значительное снижение активности ключевых регуляторных последовательностей. Это привело к гибели мутантных личинок на этапе окукливания, красноречиво демонстрируя решающее значение Vostok для здорового развития нервной системы.
Перспективы для новых методов генной терапии
«Наша работа демонстрирует фундаментальный принцип: укладка ДНК строго регулируется ДНК-связывающими белками, включая Vostok! Понимание формирования петель открывает совершенно новые горизонты для генной терапии», — делится впечатляющей новостью руководитель проекта гранта РНФ Максим Ерохин, д.б.н., заведующий группой биологии хроматина Института биологии гена РАН. — «В перспективе управление петлеобразованием позволит корректировать работу генов при наследственных заболеваниях нервной системы».«Поскольку мутации генов Vostok и GAF влияют лишь на ~15% петель ДНК, следует искать другие регуляторы со сходной функцией», — добавляет Дарья Четверина, ведущий автор работы, к.б.н., руководитель группы эпигенетики Института биологии гена РАН. — «Также крайне перспективна возможность направленного формирования петель ДНК белком Vostok в клетках человека».
Источник: indicator.ru
