Ритм развития

Развитие нематоды C. elegans направляется ритмическими паттернами производства белков. Как показали Хельге Гроссханс и его команда из Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера (FMI), колебания с периодом 8 часов происходят в самых разных тканях, структурах, клетках и генах. Масштаб явления позволяет предположить, что задействованный процесс может быть фундаментальным механизмом развития многих организмов. Результаты опубликованы в Molecular Cell.

Ритмические паттерны производства

Исследователи показали, что в развивающихся личинках нематоды C. elegans транскрипция тысяч генов подвержена колебаниям. Периодическая транскрипция приводит к ритмическому производству белков, так что соответствующие белки доступны, когда это необходимо. Хотя различные гены транскрибируются в разное время, период колебаний четко определен и в каждом случае составляет 8 часов. Поскольку линька личинок демонстрирует ту же периодичность, колебания определенно имеют смысл для этого аспекта их развития.

Координация во многих тканях и органах

Особенно поразительным для исследователей стало открытие, что колебания затрагивают гораздо больше генов, чем требуется для контроля линьки или самого процесса линьки. Гроссханс поясняет: «Поскольку мы наблюдаем колебания примерно у одной пятой всех транскриптов, мы считаем, что обнаружили механизм, важный не только для линьки, но и для гораздо более широкого спектра процессов развития». Соответственно, колебания синхронизированы по всему организму и происходят одновременно в разных тканях, органах и клетках.

Модель для контроля развития

В гораздо меньшем масштабе известно, что ритмическая экспрессия генов происходит в развитии млекопитающих — например, при образовании сомитов. Однако, как отмечает Гроссханс: «Нет оснований полагать, что биологические колебания подходят только для генерации повторяющихся структур. Скорее, мы считаем, что этот принцип широко применяется в биологии для координации экспрессии разных генов. Поэтому мы уверены, что полученные нами сведения о нематоде помогут улучшить понимание более общих процессов развития».

Исследователи теперь планируют изучить молекулярный механизм, который контролирует эти колебания и вызывает быстрый рост и спад экспрессии генов.