Черви-мутанты помогли найти гены, управляющие движением

Ученые из Университета Райса, представившие червей как движущиеся волны, обнаружили новые связи в генетических сетях, контролирующих движение.

Исследование под руководством биохимика Вэйвэй Чжун, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, основано на анализе видеозаписей движения тысяч мутантных червей вида Caenorhabditis elegans для выявления нейронных путей, управляющих локомоцией.

Ключевые результаты

• Обнаружено 87 генов, инактивация которых вызывает дефекты движения у червей.
  • 50 генов ранее не были связаны с такими дефектами.
  • 37 генов имеют значение для заболеваний человека.
• Выявлено несколько сетевых модулей среди этих генов:
  • Модуль для обнаружения условий окружающей среды.
  • Модуль, присутствующий во всех возбудимых клетках (нейронах, мышцах, пищеварительном тракте).
  • Модуль, координирующий сигналы в моторных нейронах.
• Обнаружены новые детали о белковом сигнальном пути, общем для всех животных.

Методология

• Проанализировано 239 мутантных линий C. elegans и контрольная "дикая" линия — всего более 4400 червей.
• Каждого червя снимали на видео в течение 4 минут с помощью компьютерно-управляемой камеры.
• Компьютер отслеживал 13 точек вдоль тела червя, анализируя 10 параметров его синусоидального движения (скорость, изгиб, частота, амплитуда, длина волны).
• Данные о движении сопоставлялись с генетической информацией для построения сетей взаимодействия генов.

Значение работы

• Это первое исследование, дающее системное понимание того, как гены нейронной сигнализации координируют движение.
• Подтверждена ценность количественного подхода в генетических исследованиях для обнаружения тонких дефектов, незаметных человеческому глазу.
• В рамках модуля моторных нейронов обнаружена ранее неизвестная мишень (PLC-гамма) для белка G-альфа-Q в сигнальном пути, регулирующем движение.
• Метод может помочь приоритизировать генетическое тестирование у людей, сужая круг кандидатных генов для анализа.