Международная группа ученых во главе с исследователями из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL, Швейцария) обнаружила, что «мобильные элементы» ДНК играют важную роль в развитии человеческого мозга, сообщает пресс-служба EPFL. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Геном человека содержит более 4,5 миллионов последовательностей ДНК, называемых «мобильными элементами» или «прыгающей» ДНК. Эти вирусоподобные образования могут копировать сами себя в новые участки генома и помогают регулировать экспрессию генов. Они делают это путем связывания факторов транскрипции, которые представляют собой белки, регулирующие скорость транскрипции ДНК в РНК, влияя на экспрессию генов во многих биологических событиях.
Ученые обнаружили, что «мобильные элементы» регулируют развитие мозга, взаимодействуя с двумя специализированными белками из семейства KZFP – белков, содержащих «цинковые пальцы» (небольшие структурные мотивы белка, стабилизированные одним или двумя ионами цинка). В 2019 году другое исследование, проведенное в EPFL, показало, что KZFP замедляют регуляторную активность «прыгающих» генов в первые несколько дней жизни плода. Однако потом эти элементы повторно активизируются, чтобы управлять развитием и работой взрослых органов.
Исследователи определили два KZFP-белка, которые встречаются только у приматов, и обнаружили, что эти белки экспрессируются в определенных областях развивающегося и взрослого мозга человека. Они также заметили, что эти белки продолжают контролировать активность «мобильных элементов» – по крайней мере, в нейронах и органоидах мозга, выращенных в лаборатории. В результате эти два KZFP влияли на профиль дифференцировки и нейротрансмиссии нейронов, а также защищали эти клетки от воспалительных реакций, которые в противном случае запускались бы, если их целевые мобильные элементы продолжали экспрессироваться.
«Эти результаты показывают, как два белка, которые появились совсем недавно в процессе эволюции, внесли свой вклад в формирование человеческого мозга, облегчая совместную опцию "мобильных элементов", этих вирусоподобных сущностей, которые с незапамятных времен модернизировали геном наших предков, – говорит Дидье Троно, руководитель исследования. – Наши результаты также помогают раскрыть возможные патогенетические механизмы таких заболеваний, как боковой амиотрофический склероз или другие нейродегенеративные или нейродегенеративные расстройства, что дает основания для предотвращения или лечения этих проблем».
[Фото: EPFL]
