Ученые МГУ доказали, что для нормального формирования зародышу жизненно необходим оптимальный уровень серотонина. При его недостатке клетки запускают собственный компенсаторный синтез, а переизбыток вещества конвертируют в химическую память на эпигенетическом уровне. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Developmental Biology.
Долгое время серотонин рассматривался преимущественно как нейромедиатор. Однако сегодня известно, что он выступает еще и фундаментальным морфогеном – веществом, которое управляет делением клеток, их миграцией и специализацией на самых ранних этапах беременности, задолго до появления зачатков мозга. В ходе экспериментов исследователи выяснили, что зародыш способен не только поглощать серотонин из материнского организма, но и самостоятельно управлять его запасами. Когда ученые искусственно смоделировали условия, при которых поступление серотонина извне нарушалось, они зафиксировали активный запуск ферментативной цепочки его эндогенного производства.
Для защиты от переизбытка серотонина в клетках эмбриона предусмотрен другой механизм. По мере развития зародыша роль метаболического барьера берет на себя фермент моноаминоксидаза, который расщепляет невостребованные молекулы. Если же этот фермент заблокировать, возникающая серотониновая перегрузка не нарушает развития: эмбрион сохраняет правильную форму, функции митохондрий и ключевые маркеры клеточного благополучия. При этом избыточный серотонин проникает в клеточное ядро, где при помощи ферментов трансглутаминаз связывается с гистонами – белками, вокруг которых упаковываются нити ДНК. Таким оригинальным образом клетка не столько избавляется от свободного серотонина, сколько использует его в качестве стабильной эпигенетической метки, способной влиять на работу генов на протяжении всего последующего развития.
«Мы пришли к выводу, что доимплантационный эмбрион активно поддерживает точный уровень внутриклеточного серотонина. Важно, что, накапливаясь внутри клетки эмбриона, серотонин может химически "пришиваться" к белкам и влиять на их работу. Мы предполагаем, что серотонилирование гистонов в эмбрионе может представлять собой важную эпигенетическую метку, с помощью которой колебания серотонина в материнском организме программируют более поздние этапы развития», – говорит соавтор исследования, доцент кафедры эмбриологии биологического факультета МГУ Денис Никишин.
Сделанные открытия позволяют биологам и медикам по-новому взглянуть на механизмы раннего программирования здоровья. В будущем исследователям предстоит выяснить, как именно такие первичные эпигенетические метки способны менять активность генов на более поздних стадиях развития и влиять на физиологическое состояние организма во взрослой жизни.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»
