Эти черви живут в ритме: Новая техника визуализации позволяет наблюдать активную экспрессию генов в реальном времени

Развитие жизни подчинено ритму. Превращение из крошечного скопления клеток во взрослый организм требует точного контроля времени. Нужные гены должны включаться в нужное время, на нужную продолжительность и в правильном порядке. Сбой ритма может привести к таким заболеваниям, как рак.

Профессор Кристофер Хаммелл из Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) обнаружил, что у червя C. elegans у этого генетического оркестра нет единственного дирижёра. Вместо этого квартет молекул работает согласованно, чтобы задавать время каждого этапа развития.

Как работает "часовой механизм"

Каждая стадия развития C. elegans начинается с двух белков, NHR-85 и NHR-23. Они работают вместе, запуская импульс экспрессии генов, который включает микроРНК lin-4, контролирующую паттерны развития стволовых клеток.

• Время, сила и продолжительность импульса зависят от короткого периода взаимодействия NHR-85 и NHR-23.
• Завершает каждый период развития белок LIN-42, выключая NHR-85.

Хаммелл объясняет: "Эти обнаруженные нами часы задают темп развития. Это координатор оркестра. Они контролируют, когда вступает тромбон, как громко он звучит и как долго длится нота".

Наблюдение за ритмом в реальном времени

Хаммелл совместно с Вольфгангом Кайлем из Института Кюри в Париже разработал новую технику визуализации, чтобы наблюдать этот цикл экспрессии генов в действии. C. elegans достигает зрелости примерно за 50 часов, постоянно двигаясь. Новая методика позволила удерживать крошечного червя на месте достаточно долго для съёмки фото и видео.

"Мы могли видеть каждый раз, когда гены включались от рождения до взросления. Такая визуализация никогда раньше не проводилась на животных, только на отдельных клетках", — говорит Хаммелл.

Значение открытия

Этот процесс имеет сходство с циркадными ритмами, контролирующими поведение человека. Понимание регуляции "часов" червя может помочь объяснить, как время влияет на развитие других животных. Сейчас команда работает над визуализацией взаимодействия часовых белков во времени.

"Люди могут писать музыку или заниматься математическим анализом не потому, что у нас есть "ген математики" или "ген музыки", а потому что наши внутренние часы развития позволяют нашему мозгу развиваться дольше в более сложный орган", — заключает Хаммелл.