Ученые нашли «часовой механизм» развития: как черви помогают понять генетические сбои

Как устроены «биологические часы» развития у C. elegans

Как сообщает НВ — Техно: Сотрудники лаборатории Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) обнаружили, что развитие червя C. elegans контролируется особым молекулярным «таймером». Он состоит из двух белков - MYRF-1 и LIN-42. Этот механизм работает как храповик: он запускает строго последовательные всплески активности генов, причем движение возможно только в одном направлении. Если заблокировать белок MYRF-1, развитие останавливается - настолько критична его роль.

Почему важен порядок включения генов

В ходе работы выяснилось, что развитие C. elegans идет через серию строго упорядоченных импульсов генной активности. Именно эти импульсы создают основу для обратной связи между MYRF-1 и LIN-42.

«Это главный центральный таймер для всех клеток червя, - пояснил профессор Кристофер Хаммел. - Он отвечает за координацию конечной последовательности строго упорядоченных всплесков экспрессии генов. Каждый из них должен произойти ровно один раз и в строгом порядке».

Профессор сравнил этот механизм с храповиком, который «включает и выключает гены несколько раз, но движется только в одну сторону».

Исследователи применили классические методы молекулярной биологии, секвенирование ДНК и белков, а также нейросеть AlphaFold, чтобы изучить, как именно взаимодействуют MYRF-1 и LIN-42.

«MYRF-1 - это одновременно и часть главных регуляторных часов для всех клеток, и мастер-ключ для каждого этапа роста, - отметил Хаммел. - Без правильного ключа для конкретного этапа развитие просто упирается в стену и не может двигаться дальше».

Особое внимание ученые уделили синхронизации клеточных «часов».

«Когда мы наблюдаем за нормальным развитием, кажется, что все независимые клеточные таймеры работают синхронно. Но общаются ли они друг с другом? Раньше мы всерьез не задавались этим вопросом», - признался Хаммел.

Результаты этой работы могут помочь глубже понять природу нарушений развития и генетических заболеваний, связанных с разбалансировкой внутренних часов организма.

Открытие «биологического таймера» развития у червя C. elegans способно серьезно повлиять на генетику и эмбриологию. Понимание того, как координируется экспрессия генов, приближает ученых к выявлению причин многих наследственных аномалий. Кроме того, это подчеркивает важность молекулярных механизмов, управляющих жизненным циклом клеток, что может пригодиться для будущих медицинских исследований и разработки новых методов терапии.