Чувство обоняния зависит от эпигенетики?

Ольфакторные сенсорные нейроны в носу напрямую воспринимают пахучие молекулы и передают сигналы в мозг. Учёные давно пытались понять, как каждый нейрон экспрессирует только один тип обонятельного рецептора (OR) из более чем тысячи различных генов OR у человека (у мышей их около 2800).

Выбор конкретного аллеля гена, вероятно, случаен. После выбора клетка должна "заблокировать" его и "заглушить" конкурирующие гены. Исследование под руководством Ставроса Ломвардаса из UCSF показало, что это происходит благодаря эпигенетическому механизму пространственной перестройки хромосом.

Учёные обнаружили, что почти все гены OR у мышей собираются в несколько фокусов в центре ядра нейрона, на границах плотного гетерохроматина. Гены в этих фокусах молчат.

Единственный выбранный аллель OR располагается рядом с этими плотными областями, но уже в богатом генами эухроматине, где он может экспрессироваться.

Ключевую роль в этом пространственном разделении играет пониженная экспрессия белка ламин-b рецептора. В других клетках он закрепляет гетерохроматин у ядерной оболочки. В зрелых обонятельных нейронах гетерохроматин находится в центре ядра.

С помощью рентгеновской томографии в Национальном центре рентгеновской томографии (NCXT) Advanced Light Source учёные получили 3D-изображения нейронов. В нормальных нейронах (с подавленным ламин-b рецептором) томография выявила конденсированные структуры хроматина — фокусы, где сконцентрированы "молчащие" гены OR.

Когда экспрессию ламин-b рецептора искусственно возобновляли, всё ядро расширялось. Фокусы покидали центр ядра, перемещались к оболочке и деконденсировались; ядерная мембрана складывалась. Ранее "заглушённые" гены OR начинали экспрессироваться, что теоретически могло бы заставить нейрон посылать в мозг смешанные обонятельные сигналы.

Подробнее в статье "Nuclear aggregation of olfactory genes governs their monogenic expression" в журнале Cell.