Исследование: Гены, определяющие время перехода от ювенильной стадии к взрослой, запускаются одним белком

Гены, определяющие время перехода к взрослой стадии, хорошо изучены у круглого червя C. elegans и частично консервативны у млекопитающих, где они регулируют наступление полового созревания. Ювенильные черви превращаются во взрослых, когда белок LIN-29 накапливается в достаточном количестве. Изучая два варианта LIN-29, группа Хельге Гроссханса показала, что временная координация событий во время перехода к взрослой стадии осуществляется по разветвленному пути, а не по линейной цепи событий.

У C. elegans активность так называемого гетерохронного пути удобно отслеживать по изменениям кожи червя и его внешней оболочки — кутикулы. Все изменения запускаются накоплением одного белка, LIN-29, что обеспечивает надежную временную координацию событий перехода.

Существующие модели изображают гетерохронный путь как единую линейную цепь событий, ведущую к накоплению LIN-29. Однако этому противоречат несколько фактов. В частности, существуют два варианта LIN-29 — LIN-29a и LIN-29b, очень похожих по последовательности и, предположительно, функции, но только LIN-29a регулируется вышележащим геном LIN-41.

Исследователи решили проверить текущие модели, изучив регуляцию двух вариантов LIN-29 и их функции. Результаты опубликованы в eLife.

Внося целевые изменения в геном C. elegans, ученые смогли индивидуально инактивировать два варианта LIN-29 и отследить их активность. Они обнаружили, что LIN-29a и LIN-29b выполняют разные функции — не из-за различий в последовательности, а из-за различных временных паттернов накопления. Это результат их специфической регуляции либо белком LIN-41, либо гетерохронным фактором транскрипции HBL-1. Соответственно, при инактивации любого из этих регуляторов временная координация событий перехода нарушается.

Таким образом, ключом к скоординированному переходу является ко-регуляция активности LIN-41 и HBL-1. Это достигается с помощью другого гетерохронного фактора, LIN-28, который контролирует оба изоформы LIN-29, регулируя (вероятно, косвенно) и LIN-41, и HBL-1.

Широкие последствия: Время наступления полового созревания генетически контролируется — отчасти человеческими аналогами гетерохронных генов C. elegans. Эта работа помогает понять регуляторную логику глубоко консервативного механизма отсчета времени и может помочь в его экспериментальном изучении у млекопитающих.