Рецепт создания плодовой мушки
Исследователи использовали масс-спектрометрию для определения абсолютного количества копий ядерных белков и гистоновых модификаций в эмбрионе дрозофилы. Результаты дают новое понимание механизмов развития животных.
Плодовые мушки и люди имеют много общего: около 60% генов дрозофилы имеют идентифицируемые аналоги у человека. Исследования на Drosophila melanogaster дали обширную информацию о базовых молекулярных механизмах, контролирующих развитие животных. Однако до сих пор было неясно, сколько копий каждого из участвующих белков производится и необходимо для упорядоченного развития многоклеточного организма.
В новом исследовании группа Юрга Мюллера из Института биохимии Макса Планка в сотрудничестве с группами Акселя Имхофа (LMU) и Михиля Вермёлена (Университет Неймегена) количественно охарактеризовала набор белков, необходимых для регуляции развития эмбриона дрозофилы. Они измерили абсолютное количество копий всех белков и химических модификаций на гистоновых белках в клеточных ядрах эмбриона. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.
Геномная ДНК в ядре плотно упакована вокруг частиц — нуклеосом, состоящих из гистоновых белков. Это формирует хроматин. Вся геномная информация, направляющая дифференцировку оплодотворённой яйцеклетки в многоклеточный организм, упакована в нуклеосомах.
«Развитие эмбриона — увлекательный процесс. Организация хроматина резко меняется по мере того, как эмбриональные клетки становятся всё более ограниченными в своём развитии. Мы хотели понять, меняется ли и как обилие различных белков хроматина и химических меток на гистонах в эти критические фазы», — объясняет Юрг Мюллер.
Исследователи определили количество копий почти 4000 белков и химических меток на гистонах на двух разных стадиях развития эмбриона дрозофилы. Эта информация жизненно важна для понимания эмбриогенеза. Подобно тому, как в рецепте торта важно указать не только ингредиенты, но и их количество, относительные концентрации белков, контролирующих развитие, являются важным фактором результата всего процесса.
Результаты показали, что многие регуляторные белки присутствуют в гораздо меньших количествах, чем ожидалось, в то время как другие — в гораздо больших. Эти наблюдения проливают свет на то, как геномная ДНК упакована в хроматин и как регулируется её доступность для избирательной экспрессии генов в дифференцирующихся клетках.
По мнению авторов, новые данные приведут к пересмотру текущих представлений о работе хроматина.