Генетики изучают «тормоза» ДНК, раскрывая ключевой процесс развития

Исследователи из Принстонского университета раскрыли внутренний механизм репрессии генов в эмбрионах плодовой мушки, что углубляет понимание изучения человеческих болезней.

Под руководством аспирантки Шеннон Кинэн команда использовала свет для активации химических сигналов у развивающихся мушек и проследила их влияние на белок Capicua (Cic). Расположенный в ядре клетки, Cic связывается с ДНК и выполняет специализированную задачу по «заглушению» генов. Исследование, опубликованное в Developmental Cell и доступное онлайн с 5 марта, раскрывает динамику репрессии генов этим белком.

Биологические процессы, контролирующие развитие, полагаются на сложные временные паттерны активации и репрессии генов. Белок Cic является репрессором, который «заглушает» определённые части генома, позволяя другим генам выражаться гармонично.

«Сигналы, которые говорят вам не делать что-то, так же важны, как и сигналы что-то делать», — сказал Станислав Шварцман, профессор химической и биологической инженерии. «Белки, которые активируют и репрессируют гены, можно сравнить с педалью газа и тормозами в автомобиле. Мы много знаем о том, как работает педаль газа. Это первый раз, когда мы видим тормоза в действии».

Авторы сосредоточились на критическом ферменте ERK, который передаёт сигналы с поверхности клетки в её ядро. Контролируя ERK светом в точно заданные моменты времени, они смогли выяснить, как и когда фермент воздействует на белок Cic. Они обнаружили, что примерно через пять минут активации ERK белок Cic инактивируется, что позволяет его целевым генам (в норме репрессированным) включиться. Примечательно, что репрессия восстанавливалась так же быстро, демонстрируя очень быстрое время отклика.

Помимо беспрецедентного взгляда на динамику репрессии генов, исследование открыло новую область для изучения. Согласно Кинэн, быстрое время отклика механизма защищает клетки от биохимического «шума», который в противном случае мог бы привести к катастрофическим ошибкам.

«Эмбрион мушки — очень мощная система, — сказала Кинэн, — и то, что мы узнаём из неё, направляет наше понимание и лечение человеческих болезней, включая рак, где Cic часто мутирует».