Обширная карта экспрессии генов раскрывает особенности нервной системы и реакции на стресс
Консорциум под руководством учёных из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) Министерства энергетики США провёл крупнейшее на сегодняшний день исследование того, как информация, закодированная в геноме животного, обрабатывается в разных органах, на разных стадиях развития и в различных условиях окружающей среды. Результаты дают новое представление о функционировании генов в нервной системе и в ответ на стресс.
Исследование опубликовано в Advance Online Publication журнала Nature.
Учёные изучали плодовую мушку (Drosophila melanogaster) — важный модельный организм в генетике. 70% известных генов болезней человека имеют близкородственные гены у мухи, при этом её геном в 30 раз меньше человеческого.
Консорциум под руководством Сьюзан Селникер создал наиболее полную карту экспрессии генов у любого животного на сегодняшний день.
Методология: анализ транскриптома
- Транскриптом — совокупность молекул РНК, экспрессируемых в клетке, "считанная" информация генома.
- В отличие от одинакового в каждой клетке генома, транскриптом различается в зависимости от типа клетки и постоянно меняется, позволяя организму адаптироваться к среде.
- Для картирования учёные использовали технологию глубокого секвенирования, получив 1.2 триллиона оснований данных РНК.
- Проанализирована РНК из 29 типов тканей мухи, 25 клеточных линий и в условиях "экологического стресса": тепло, холод, отравление тяжёлыми металлами, острое воздействие пестицидов.
Ключевые открытия
Неожиданная сложность нервной системы
- В образцах нервной системы обнаружено около 100 генов, способных кодировать сотни или даже тысячи различных типов белков.
- Многие из этих белков синтезируются в развивающемся эмбрионе на ранних стадиях формирования нервной системы.
- Это указывает на ранее неизвестный источник сложности мозга, учитывая, что большинство генов экспрессируют пять или менее типов транскриптов, а половина кодирует всего один белок.
- Бен Браун, Беркли Лаб: "Наше исследование показывает, что общий информационный выход животного транскриптома в значительной степени определяется потребностями развивающейся нервной системы".
Широкая реакция на стресс
- Воздействие тяжёлых металлов, таких как кадмий, активировало не только известные пути стресс-ответа, защищающие ДНК и белки от повреждений.
- Обнаружены также несколько новых генов с совершенно неизвестной функцией.
- Сьюзан Селникер: "Чтобы лучше понять, как клетки борются со стрессом, мы должны выяснить, что делают эти загадочные гены".