Растительный ген часов работает и в человеческих клетках

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе (UC Davis) идентифицировали ген, контролирующий часть "тиканья" циркадных часов растения. Более того, этот растительный ген очень похож на человеческий, и человеческий ген может работать в растительных клетках — и наоборот. Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Удивительно найти ген часов, выполняющий одну и ту же функцию в таких далеких друг от друга группах», — сказала Стейси Хармер, доцент кафедры биологии растений Колледжа биологических наук UC Davis и старший автор статьи.

Основные группы живых существ — растения, животные и грибы — имеют циркадные часы, работающие схожим образом, но построенные из разных «деталей». Вновь идентифицированный ген является исключением из этого правила.

Хармер и постдокторант UC Davis Мэтью Джонс с коллегами из Университета Райса и Института биологических исследований Солка идентифицировали ген «Jumonji-containing domain 5 gene» (JMJD5) у модельного растения Arabidopsis. Они провели скрининг баз данных в поиске генов, которые включались одновременно с центральным геном растительных часов TOC1.

JMJD5 выделялся. Белок, кодируемый этим геном, может осуществлять химическую модификацию гистоновых белков, вокруг которых обернута ДНК, и, вероятно, регулировать включение и выключение генов — что потенциально делает его частью часового осциллятора.

Когда исследователи создали растения Arabidopsis с дефектным геном JMJD5, они обнаружили, что их встроенные циркадные часы идут быстрее.

Похожий ген найден у людей, и человеческие клетки с дефицитом этого гена также имеют ускоренные часы. Когда ученые вставили растительный ген в дефектные человеческие клетки, они смогли вернуть ход часов к норме — и человеческий ген мог сделать то же самое в проростках растений.

Поскольку остальные гены часов у растений и людей довольно сильно различаются, Хармер считает, что тот факт, что очень похожий ген выполняет одну и ту же функцию у обоих, вероятно, является примером конвергентной эволюции, а не наследием от далекого общего предка.

Конвергентная эволюция — это когда два организма приходят к одному и тому же решению проблемы, но, по-видимому, с разных стартовых точек.

Поддержание точных циркадных ритмов чрезвычайно важно для живых существ — от поддержания циклов сна/бодрствования у животных до контроля времени цветения у растений.